张 涛

（山西潞安化工集团供电分公司，山西长治 046204）

随着对煤矿井下设备的不断升级改造，其生产能力也得到了不断的提高与加强，这也间接导致了用电总功率的增强，同时，在进行煤矿开采工作时，由于所使用的开采设备种类比较多，因此，在进行设备的使用时，会造成线路的交叉与繁杂。因此，为了保障这些开采设备的安全使用，将会在煤矿井下设置多个隔爆开关，但是由于这些开关分布的比较分散，因此，很难对其进行统一的管控。开采设备所使用的隔爆开关，其构成是使用金属栓将隔爆盖和主体进行连接，在隔爆开关的外壳内存中，安装着一些非常重要的零部件，这些零部件主要是用于防触电保护，因此，如果相对这些零部件进行保养、维修以及更换时，就需要将其进行打开。但是，为了保障其安全性，确保开采安全，就需要维修人员经常将其打开进行检查、维修或者更换，将会增加其开与关的频率，因此，一旦在此过程中存在操作不当的行为，将会使设备损毁或者更有甚者出现人员伤亡。如：某公司在进行煤矿井下工作时，仅仅一年时间内，就由于不规范地对隔爆开关的维护、维修以及更换，造成22起事故，其中，最为严重的一次事故，使2个用于胶带运输的250A的隔爆开关损毁，1个用于风机连锁的600A 的开关损坏，烧伤了相关的操作人员，以上一系列的损失，其市场价值将近达50万元。因此，基于以上的情况，为了解决出现的以上问题，本文将会提出一种自动检测断电控制系统，该系统主要用于煤矿开关的检测，确保其能够在实际运营工作时，提高其使用以及维护的安全性。

1 矿用隔爆开关工作原理

在进行煤矿井下工作时，应用最为广泛的隔爆开关是矿用隔爆型，该开关在其输入端通常会连接一些大功率的输电设备，如：变压器、高压断路器等，而其输出端，一般会与煤矿开采中的多种用电设备进行连接，而连接使用的工具是电缆，只有以上连接全部实现以后，才能够实现各种设备的用电。除此之外，在煤矿开采过程中，采用隔爆开关有以下优势，即：隔爆性能比较强、所保护的功能比较多，易于维修与维护、结构比较简单、操作使用比较方便等。

但是，在实际的运行中，对隔爆开关进行维修、维护、保养以及操作使用时，由于操作使用人员对其组织构成以及使用规范不了解，导致发生了很多起误操作事故发生，同时，还使得隔爆开关在进行安装使用的时候，其安全性方面大大降低，最终导致在进行煤矿开采工作时，在用电方面，得不到保障。

因此，需要对隔爆开关的各项原理进行进一步的研究，以下是其几种保护原理。

1.1 过载保护原理

当大功率的用电设备或者输电设备接入到隔爆开关以后，在这些大功率的用电以及输电设备进行运营工作时，由于隔爆开关承载不了如此大功率的电压，因此，其内部的变换器会对这些超大电压采取一些措施，如：分压处理等，隔爆开关的外部，会在对输入或者输出的电压进行有效的比对以后，在其仪表盘上显示出超载信息，于与此同时，还会进行报警提示工作人员。经过以上操作以后，其内部的脱扣板电路即会被导通，但是，欠压线圈中的电流则是会被隔断，经过以上的操作以后，其就实现了对高压线路的过载保护[1]。

1.2 漏电保护原理

隔爆开关在正常工作状态下，能够隔绝的电阻值为120kΩ以上。当其电阻值在120kΩ以上时，漏电保护装置中的三极管能够被导通这就使得继电器完全处于闭合的状态。而如果其电阻值在120kΩ以下时，则继电器无法进行实现闭合，那么此时，将会使得隔爆开关出现跳闸的行为。

1.3 短路保护原理

当与隔爆开关相连接的大型设备出现一些问题时，如：线路的破损、错误的装配线路等，均会引起整个线路出现短路，一旦线路出现短路，那么，将会使得线路中的电流瞬间得到放大，其放大的倍数甚至比额定电流高10倍以上，此时，将会出现一系列的隔爆开关的短路保护措施，如：断开欠压线圈中的线路、连通分励线圈中的供电、导通脱扣板电路等。

2 煤矿隔爆开关开盖自动检测断电控制系统

2.1 系统的结构组成

煤矿隔爆开关开盖自动检测断电控制系统，构造出来的原因就是为了能够在对隔爆开关的保护盖实现打开时，自动实现对线路的检测。该系统在进行工作时，如果操作者在隔爆开关带电的状态下打开了其保护盖，那么该系统一旦检测到此种行为，将会出现一些保护行为，如：自动断开其控制线路。基于以上的功能，要想使该系统能够实现以上行为，则需要具备以下设备：报警器、PLC、开盖传感器、以太网、控制柜等，具体如图1所示。

通过图1 能够看出，在隔爆开关的内部，安装有开盖传感器以及连锁控制模块，之后，又与PLC控制柜以及开关控制线路进行了连接，通过该连接，能够将井下变电所中的一些设备连接到控制柜中，如：高压防爆开关、监控分站等；煤矿采集区中的交换站通过网络光缆，与煤矿井中的监控分站实现连接；地面上的工作站中，安装有工业千兆以太网，用于收集相关网络信息，之后，将收集到的相关信息，输送给井下的网络交换站中。

2.2 系统工作原理

（1）当正常进行工作时，隔爆开关中的开盖传感器并未被接通。但是，当操作人员将其停止工作，计划开始进行对隔爆开关维修、维护时，需要将其保护盖打开，一旦将隔爆开关的保护盖打开，那么将会使开盖传感器中的线路接通，该传感器就会开始工作，当其没有检测到线路中存在有电流时，则不会发生报警以及保护，但是，如果该检测器检测到线路中存在有电流，那么将会发出相应的报警以及做出保护的动作，即：开盖传感器将会使报警信息输送给PLC，之后，PLC 在收到相关的信息以后，就开始做出一系列的保护动作了，将开关断开信号发送给隔爆开关，使隔爆开关实现自动断开，之后，再将其电源实现自动切断。

（2）PLC 除了会做出以上的动作以外，还会对收集到的相关违规信息进行处理，该信息经过处理以后，将会被监控分站中的串口服务器传送给地面上的交换机中，在其传输中，是通过光缆线实现的，最后，会将处理后的信息再传送给信号采集处理系统中。

（3）地面上的信号采集处理系统，要想实现对信号的处理，就需要控制主机，而在隔爆开关开盖自动检测断电控制系统中，可以采用笔记本或者台式电脑，在主机中，需要安装有客户端以及服务器，除此之外，还需要该主机实现对隔爆开关中相关信息的实时监控；除此之外，还需要在调度室中安装一台电脑，通过该电脑，能够实现对隔爆开关的检测，实现自动断电行为，与此同时，还需要能够实现对隔爆开关的监控行为，因此，需要与两端口的DVT 多电脑切换器实现连接。经过以上的连接以后，就能够通过该电脑实现对隔爆开关开盖的实时监控，并收集其相关的信息参数，如：开盖的时间、开盖期间是否有电流等，除此之外，还能够实现对其进行远程操纵，一旦发现其出现违规，就会及时实现断电等功能。

（4）当已经实现对其断电处理以后，系统会将该信息传送开盖传感器，而传输中借助的设备是PLC，当开盖传感器接收到此信息以后，将会不再进行报警，与此同时，还会将关闭的两防锁打开，之后，该隔爆开关就能够进行安全的打开了。

2.3 系统应用优点和注意事项

2.3.1 优点

（1）在对高压的隔爆开关进行控制时，可以采用低压的传感器实现，进而能够实现设计的系统能够实现联网检测运营，之后，还能够对违规开盖实现超前断电、报警处理，通过此种操作，能够规避因为违规操作带来的危害，使损失大大降低。

（2）设计出的系统能够规避由于违规操作带来的弊端，同时，还能够有效地防止操作人员的误操作等行为；除此之外，由于该系统能够实现联网，且在与隔爆开关带电传感器中的连接中，也能够联网，因此，能够实现“一开一防”，进而能够有效地实现保护，当非工作人员进行误操作时，该系统就会自动检测出，并实现报警，同时，还会在显示屏中显示出一些信息，如：严谨带电作业、当前瓦斯浓度等；该系统还能够对开盖中是否带有电进行实时监测，一旦发现是带电作业，那么将会对其实现自动断电处理。

（3）除了上述对带点的检测以外，地面主机同样也能够实现对隔爆开关的状态实现检测，检测其是否进行带电作业，其主要的目的就是为了检测操作人员在对隔爆开关进行检测时，是否符合相关的规章制度等，与此同时，还能够对每次操作人员的操作行为以及操作中的相关参数进行记录，如：点位、时间以及结果等。

（4）制定的系统中，除了以上的装置以外，还安装有开采煤矿专用的开和关的两防锁，安装此装置的目的就是为了预防由于非常规进行开盖以及送电而带来的危害，除此之外，还能够保障开关中的一些零部件不会丢失或者被更换等。

2.3.2 注意事项

（1）虽然制定的系统能够更好地为隔爆开关的运行以及维护保养等服务，但是总的来说，该系统的结构比较复杂，这也间接地导致了其运营成本的增加。

（2）用于打开隔爆开关保护盖的钥匙需要有专业人员进行报关，因此，如果在实际运营过程中出现意外，那么将会不能及时地对其进行开盖处理，因此，基于此种状况，需要加强对专业人员的相关培训，除此之外，还需要保证在工作期间，隔爆开关附近随时安排有专业人员。

（3）制定的系统中，用于传递信号的设备是光缆，但是由于煤矿在实际的开采过程中，分布面积比较广，因此，要想将收集到信号及时地进行传递，就需要在煤矿井中布置有光缆，但是由于光缆布置的比较多，因此，在一些设备进行工作时，很容易将光缆夹断或者使其出现破裂等，如此，将不能实现信号的传输工作。基于此，需要在光缆进行排线布置的时候，做出一些保护措施，在一些需要移动才能够实现工作的设备旁，尽可能的不安装有光缆，除此之外，还有在安装排布光缆时，尽可能的保证其牢固，不移动。

（4）为了提高该系统在检测隔爆开关中电流状况的精确情况，需要对开盖传感器提出更高的要求，因此，选取的传感器，其灵敏度非常高，在工作过程中，如果不小心碰到，就会产生一些误判，因此，基于以上情况，需要对选取的传感器进行不断的调试，使其工作参数能够达到最佳水平，除此之外，还需要保证隔爆开关周边的环境，尽可能使其远离一些经常需要操作的设备，使对其碰触大大降低。

3 应用效果分析

在对该系统进行设计制定以后，又对其在实际使用中进行了现场测试。经过在实际场地的安装以及调试以后，发现该系统能够对非法或者违规打开隔爆开关的保护盖进行报警，同时还能够采取一定的措施进行控制，除此之外，安装在地面上的控制主机也能够对系统实现检测行为，同时，还能进行信息的收集以及反馈，并且，还能够记录隔爆开关在此期间的工作情况。经过为期1年的测试以后，发现其记录数据有426次，开盖记录中，违规开盖的次数有15次，非正常送电的次数有8次。

将该系统在煤矿开采的现场中应用以后发现，由于该系统的应用，能够大大减少由于非常规的使用隔爆开关，而引起的设备损坏以及造成相关人员的伤亡等状况，经过长时间的测试、使用以后，发现该系统在应用中，能够较为平稳的实现运作，并且，在信号传输以及反馈方面，比较灵敏，经过该系统在煤矿开采中的应用，大大提高了其在工作中的安全性能，同时，还使得在煤矿的开采中，成本大大地减低[2]。

4 结语

根据在煤矿开采过程中的实际情况，发现在进行实际的操作过程中，往往会出现一些违规操作现象，同时还存在一些违章送电的行为，因此，基于以上情况，本文设计制作了一套用于煤矿隔爆开关开盖自动检测断电控制系统，该系统中，主要有以下设备进行构成：PLC、开盖传感器、报警器、以太网、控制柜等，设计出该系统以后，又进行了实际场地的测试。经过相关测试以后，发现该系统能够实现以下功能：开盖断电、报警以及自动闭锁等，其中，当自动闭锁功能被开启以后，要想在此启用，只能用钥匙进行开启，除此之外，该系统还具备显示以及记录功能，其能够记录：开盖的时间、位置、断电情况、送电情况、隔爆开关的基本信息等，经过该系统的应用，能够大大减少由于违规操作而造成的一些危害，以及相关的一些损失等，同时，还大大保障了煤矿开采中的安全性。