采煤机漏电保护装置及其性能参数确定研究

2018-06-01李林海

机械管理开发 2018年5期

李林海

（山西义棠煤业有限责任公司，山西介休 032000）

1 采煤机漏电保护装置概述

1.1 采煤机电气系统

现阶段，我国的采煤机大多使用内置隔爆兼本质安全型电控箱。这种电控箱是电气系统的一个安装载体。电工箱可以完成采煤机的总电源引入与变换、各动力控制电缆的分线连接。同时在电控箱的前面板还可以对采煤机进行操作，例如：采煤机整机的上电与下电，电机的启动与停止，变频器的上电、下电、急停、调高，运输机的停止等操作。通常电控箱有三个腔室，分别为接线腔、开关腔和电控腔。接电腔完成电气系统的分接线工作；开关腔装有隔离开关、真空接触器、漏电闭锁模块、变频器进出线电抗器等原件；电控腔里面装有主控器、遥控电源组件、变频器等。在电控箱外还装有浓度甲烷传感器和操作站等[1]。

采煤机的内部由主控系统及交流变频调速系统组成隔爆兼本质安全型的电控箱电气系统。主控系统由操作站、遥控器、控制电源组件、主遥控器等元件组成，

在通常情况下交流变频调速系统是由一台变频器拖动两台牵引电机组成。同时，电控箱的电机系统可以对采煤牵引电动机，调高电动机各元件进行控制以及保护，还能显示当前的操作状态，运行故障等信息。

目前，我国最常用的采煤机型号是KXJ5/1140C，额定工作电流为267.8 A，工作电压为1 140 V。牵引电动机与截割电动机都为2台，截割电动机的额定工作频率和额定工作电流分别为50 Hz和200 A，牵引电动机的额定工作频率和额定工作电流分别为83.4 Hz和40 A。系统中接、排线用于控制电源的引出，如图1所示是采煤机漏电保护线路框。

1.2 主要电气设备（如表1所示）

图1 采煤机采煤机漏电保护线路框

表1 主要电气设备

端头控制站接收盒主要是处理来自左右端头控制站的信号然后输出相对应的控制信号。包括了采煤机、先导回路的自保接点、牵停、加速、牵引方向还有摇臂的升降等，瓦斯处理及漏电闭锁组装盒是处理来自甲烷传感器的信号。无线电遥控接收盒是处理来自左右、无线电遥控发射机的信号输出相对应的控制信号。

2 采煤机漏电保护装置工作原理及其性能参数确定

由于煤矿井下工作环境相当恶劣，采煤机在矿井下的运行必然受到环境的影响致使设备出现故障，其中漏电故障是最常见的故障之一。目前采煤机的供电系统大多采用中性点不接地方式。这种方式下的供电系统漏电电流非常小。所以很难区分故障状态是否正常。因此设立一个接地的检测电源是有必要的。通过对漏电时的信号检测，推动后级触发器实现保护。现采煤机漏电保护装置主要采用附加直流电源式保护方法。由三相电抗器、零序电抗器、电容、直流电源、采样电阻、电动机、绝缘电阻、比较器等组成（如图2所示）。

图2 漏电闭锁原理主电路

正常运行状态下，绝缘电阻相比电流大很多，采样电阻上的电信号微小，由此看出，绝缘电阻的电阻值与采样电阻的电压值成反比关系，在绝缘电阻发生漏电故障时，回路形成直流回路，此时电流与电阻电压值都变大。等绝恋储值小于漏电标准电阻值时，采样电压值大于设备电压基准值则可判断电动机发生了漏电故障，漏电闭锁的检测电路原理与此相通。漏电闭锁在采煤机上电之前进行检测，设定的阻值是继电器阻值的3倍左右，在电阻值降到规定值3.1 kΩ时，设备执行漏电闭锁，当采煤机对地绝缘电阻值到规定值的1.5倍时，解除漏电闭锁动作[2]漏电保护动作值详细参数如表2所示。

表2 漏电保护动作值详细参数

3 漏电保护装置的改进方案

对电气系统保护装置进行改进时，可由开关电源为整个电路供电。采用两路完全相同的24 V直流电源形成直流回路，两个回路经过霍尔电流传感器的采样之后，送到减法装置进行处理，然后将信号送给比较器后到PLC进行实时显示。装置的模块主要有漏电检测模块、继电器模块、电源模块、CPU模块、数字量的输入输出模块与保护模块等构成[3]。