完善耙式浓缩机电气保护、减少电气事故

刘 鹏

(开滦赵各庄矿业公司，河北唐山 063000)

完善耙式浓缩机电气保护、减少电气事故

刘 鹏

(开滦赵各庄矿业公司，河北唐山 063000)

针对洗煤厂耙式浓缩机频发电气短路事故导致全厂急停车，使煤泥设备跑水，运输设备被煤压住，恢复生产所需时间长，严重制约生产效益的问题，对循环水系统增加液位监控，自动变频排水，增强滑环绝缘强度，浓缩机高度异位报警，查找供电线路保护失效烧毁元件的原因针对性的选择电气保护开关并加装漏电断路器等改进方法，缩小故障范围，减少电气元件的损坏，解决耙式浓缩机电气事故频发问题，避免了事故导致全厂长时间停产，确保洗煤生产的正常进行，增加了生产效益。

耙式浓缩机;电气保护;减少事故时间

1.概述

开滦赵各庄矿业公司洗煤厂浓缩车间有三台耙式浓缩机，是洗煤生产必不可少的重要设备。耙式浓缩机设在直径30米，深度5米的圆锥形底面的浓缩池中，电力驱动浓缩机旋转把浓缩池底沉淀的细颗粒煤泥集中到圆锥形池底的中心，再由池底中心管路经水泵将浓缩后的煤泥水排到浮选机进行分选和回收，是洗煤生产重要设备之一，耙式浓缩机能否正常运转，直接关系到洗煤生产正常与否。但在80年代初投入运行以来，故障率较高。90%以上为电气短路事故，而每次故障发生后，都会造成该车间断电，其连锁反应是，全厂急停车，使煤泥设备跑水，运输设备被煤压住，要恢复正常生产，需要很长的时间。更为严重的是短路故障发生后，每次都把该设备在同一配电盘上的元件损坏，仅更换损坏的元件就要几个小时，并且所需费用较大，影响洗煤效率。

浓缩车间的供电情况如下：它采用1000KVA变压器，由中央配电室经ZLQ20—185mm2电缆，四条并联供电，车间内装有100KW水泵9台、中小型设备6台。该变压器还负责向全厂广播、通讯、集控设备供电等。该变压器是供电中心。

2.事故原因分析

浓缩池中心有一个钢筋混凝土支柱，耙式浓缩机有一旋转的长臂耙架，长臂耙架一端借助于特殊轴承置于中心支柱上，其另一端电机驱动减速器带动行走轮沿池上轨道做圆周运行，并带动整个浓缩机定速旋转运行。由于长臂耙架做圆周运动，这样在耙式浓缩机的中心，必须有一个三相四线的电气滑环，电流通过电刷集点接点经长臂耙架上的电缆将电流引入另一端的电机。由于工作环境和一些客观因素的影响，该设备常在滑环处发生单相短路事故。造成短路的原因有：(一)由于暴雨等天气造成滑环绝缘材料潮湿，使滑环绝缘材料泄漏，最后导致烧坏绝缘，形成接地短路。(二)由于排入浓缩池内的煤泥水中起泡剂添加过多，造成整个浓缩池液面漂浮300mm左右的煤泥泡沫，泡沫的高度达到中心滑环处时，也造成滑环间绝缘材料泄漏导致烧坏绝缘，形成接地短路。(三)由于排入浓缩池内的煤泥水浓度过高，浓缩池底的沉淀煤泥过多，有时把整个长臂耙架托起，滑环也跟随上移，而电刷架固定不变，这样使电刷插入滑环之间，形成金属性相间短路。

3.改进方案实施

3.1 提高滑环的绝缘强度，改善工作环境

(一)对该设备的滑环增强绝缘强度，由原来用的尼龙套绝缘改用陶瓷绝缘，并增加电气间距，提高耐压强度。(二)加装防水、防煤泥进入滑环挡板，以减少接地故障。(三)为防止长臂耙架被托起形成短路，我在控制线路中加接近开关，使长臂被托起时及时报警停车，来减少相间短路故障。(四)在浓缩池液面加装液位传感器，当液面煤泥泡沫超过上限时，变频器识别液位上限超高信号，控制底流泵加大排水量，降低液面高度，防止煤泥泡沫淹滑环造成短路事故。

3.2 从限制短路电流值和切断短路电流的时间上解决问题

该车间采用三相四线中性点直接系统，耙式浓缩机所用配电盘为BSC—6—119，在盘的正面和背面各有DZ10—250A空气开关3个，CJ10—150A接触器3个，JR16—20—3D热继电器3个，耙式浓缩机用负荷电缆是 VLV—1000，截面6mm2，电机功率7.5KW。经过调查后分析，滑环处发生短路，造成变压器总柜掉闸的原因是：虽然变压器的容量较大，供电电缆的截面也较大，但因负荷电缆截面小，阻抗较大和受热继电器内的电阻限流作用，经多次接线的电阻、弧光电阻、接地点电阻等因素的影响，经测算短路电流并不太大，只有几百安培，因该设备的短路保护用DZ10—250A断路器，它的瞬时动作电流为10倍的额定电流应为2500A，所以DZ10开关不能动作，使接地故障电流长时间存在。一是短路点因电流的作用产生电弧，在滑环处形成三相弧光短路。因弧光电阻较小，只有毫欧级，经测算这时的短路电流已有2KA左右，这个电流并不能使DZ10空气开关可靠动作，而变压器低压又没有零序电流保护，只有瞬时过电流保护，整定值为3000A，所以短路保护装置都不动作。可这时的短路电流已远远超过了热继电器的热稳定电流，使热继电器发生破坏性弧光短路。因热继电器安装在配电室的配电盘上，它的短路容量很大，这时的弧光除引起自身的接触器下口形成短路外，还会引起附近的其他设备的接触器下口，又形成弧光短路，由于短路阻抗很小，在配电盘上的短路电流可达到1万安以上。如果考虑短路时，运转中异步电动机影响，短路点的电流会更大，上万安的短路电流会产生很大的破坏力并产生高温，短路电流这时才使DZ10空气开关动作，变压器出口总柜DW1500A开关也因超过瞬时动作值而跳闸，250A空气开关因受遮断能力的限制也受到损伤，配电盘上大部分电气元件被电弧损坏。二是在滑环外单相短路后，短路电流达不到DZ10和DW开关的动作值，如果短路点可靠，没有形成滑环的三相弧光短路，只有单相接地几百安电流的存在，这时电路中最弱的地方就是热继电器。因热继电器内有电阻，在单相短路电流的作用下，它会有大的有功功率损耗，表达式为P=I2R，由于电流的热效应，表达式为Q=I2Rt，会使热继电器迅速产生高温，但由于热继电器有惰性，它的动作时间相对较长，二次接点来不及切断接触器线圈电源，使接触器保持吸合状态，只有当热继电器的温度达到电阻丝容点时，才会切断短路电流，在断流时产生电弧，由于热继电器没有灭弧装置，单相短路电流“长时间”的存在，造成热继电器熔化时产生电弧，引起热继电器三相弧光短路，强大的短路电流电动力和高温作用，使配电盘上6台设备的电气元件损坏，在事故被扩大和损失方面与第一点的情况是相同的。

通过上面的分析、测算、结合发生事故后现场的实际情况，造成事故的根本原因是耙式浓缩机的短路保护DZ—250A开关选用不合理，瞬时过电流动作值太大，没有在短路初期切断短路电流，致使事故扩大。较理想的短路保护装置应达到有选择性、灵敏性、可靠性，保证在最短时间内使故障设备脱离电源，使同一母线上的设备正常运转。

3.3 加装三相漏电保护器，达到超前防护的目的

近几年投入使用的剩余电流型漏电断路器，具有动作灵敏，漏电电流在毫安级就可动作，在选用短路保护时，又装配漏电保护，三相三线通过漏电断路器内部的小电流互感器接负载，当三线通过小电流互感器经负载自成回路，三线互感电流相互抵消为零，小电流互感器二次侧没有感应出电压，漏电断路器驱动机构不动作。

在滑环处绝缘下降时，三线通过漏电断路器小电流互感器后端出现漏电，三线负载自成回路的电流产生差异，三线互感电流不能相互抵消为零，其差异电流称剩余电流，当剩余电流超过额定值(一般≥30mA)时，小电流互感器二次侧感应出足够电压触发可控硅导通去驱动跳闸机构动作，在没有形成接地短路前就切断了电源，从而达到超前保护的作用。

4.结论

通过故障的原因、故障的过程、故障的分析结果，下一步的工作就是如何选用保护元件，使耙式浓缩机的短路保护达到合理的要求。经查阅资料，选用带漏电保护的DZ47型20A高分断小型断路器。在改装后，经过2年多的运行，在两次因其它原因造成的滑环处短路事故中，只有DZ47开关掉闸，其它设备正常运转，电气元件没有损坏，缩小了故障范围，解决了耙式浓缩机电气事故频发问题，避免了事故导致全厂长时间停产，确保洗煤生产的正常进行，每年增加生产效益上百万元。

Perfect Rake Thickener＇s Electrical Protection to Reduce Electric Accidents

LIU Peng

(Kailuan Zhaogezhuang Coal Mining Company，Tangshan 063000，China)

Rake thickener＇s short－ circuit accident is frequent，which results in the electrical machines the urgent stop，makes the coal slime equipment leak water，and transportation equipment is covered by coal，so the time to restore production is too long，which severely restricts production efficiency.Some methods，such as increase the circulating water system liquid level monitoring，automatic frequency conversion drainage，enhance slip ring insulation intensity，thickener highly ectopic alarm，find the reason caused power supply line protection failure and the components burned，pertinently choice electrical protection switch and install leakage circuit breakers，are adopted to narrow the fault coverage and reduce the damage of the electrical components，which solve rake thickener＇s electrical accident frequency，thus avoiding the factory long time production stop resulted from accident，ensure the normal production of coal washing，increase the production efficiency.

rake thickener;electric protection;abatement accident time

TM307+.1 < class="emphasis_bold">文献标识码：A

A

1671－3974(2012)01－0064－03

2011－11－20

刘鹏(1981－)，男，大学，赵各庄矿业公司洗煤厂机电车间主任，助理工程师。