浅谈煤矿井下电气开关的应用

夏飞雨

摘要：矿用隔爆型高压配电装置、矿用隔爆型馈电开关、矿用隔爆型电磁起动器这三种类型的电气设备是目前井下使用比较普遍的设备，其设备性能的好坏是直接影响着煤矿能否安全生产的重要因素。

关键词：矿用 防爆 开关

由于煤矿中经常发生电气事故而给国家和人民的财产造成了极大的损失，因此，为了保证煤矿井下的电气设备的安全，我们必须对其采取特定的安全技术措施时期仍旧能够保持通讯、检测、确保控制以及安全的功能。在煤矿井下使用的各种电气设备即矿用电气设备，一般的矿用电气设备都铸有“KY”的字样，由于其不具有防爆性能，因此，适用于低瓦斯矿井的井底车场、总进风巷道或主要进风巷道等没有瓦斯或煤尘爆炸比较危险的场所。矿用防爆型设备铸有“Ex”字样，适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的场所。矿用防爆设备种类较多，本文重点介绍井下电气开关。

1 矿用型隔爆型高压配电装置

矿用隔爆型高压配电装置是将高压隔离开关、高压断路器、互感器和测量仪表以及保护装置组装在隔爆外壳内的一种成套配电装置，用于接收和分配高压电能，控制和保护高压线路或高压电气设备，特别适合中央或采区变电所作配电开关使用。按断路器的不同，高压配电装置有油断路器、六氟化硫断路器和真空断路器几种。由于油断路器中的油一旦泄露会引起火灾和瓦斯爆炸，在井下已经不使用；六氟化硫断路器在运行中易分解出低氟化硫有毒气体，对井下人员有害，在井下也很少用；目前用的较多的是真空断路器。其额定电压多为6kV、10kV，额定电流多为100A、200A、300A、400A、500A、630A。近几年出现了仅为弹簧操作机构20%的零件数量构成的永磁式操作机构的高压真空永磁断路器，使得可靠性更高、维护工作量更小。根据使用功能的不同，配电式高防开关又分为输入输出装置、母联装置以及独立装置，以上装置既可以使用软连接单独使用，也可以通过硬连接成排组成配电屏，使得结构紧凑而减小占地面积。在结构上，高防开关通常采用快开门结构。芯体采用了可推入式小车，上面装有真空断路器、三相电流互感器、母线式穿心电流互感器，压敏电阻、微电脑综合保护装置、隔离插销触头等。主回路通常采用插接式，但也有厂家引进国外技术采用碰撞式，所以这些结构形式都便于井下维修。

2 矿用低压馈电开关

矿用低压馈电开关是将隔离开关、断路器、保护装置组装在隔爆外壳内的一种成套配电装置，用于接收盒分配低压电能、控制和保护低压线路，主要使用较多的有矿用隔爆型真空自动馈电开关和智能型自动馈电开关。前者采用电子保护装置，后者采用单片机控制，保护功能齐全，具有信号显示装置，可用于380V、660V、1140V系统。其额定电流可分为200A、400A、500A、630A，具备欠压、过压、过载、短路、漏电闭锁、漏电保护功能等。对于短路保护，按照动作时间可以分为速断和限时速断，按照种类分为幅值短路保护和相敏短路保护。其中，相敏短路保护不仅能够较好的解决小电流短路和电机启动大电流之间的矛盾，还能实现小电流短路正确动作以及避免电极启动大电流造成的误动作，但是，动作时间速断和限时速断在一定程度上解决了短路保护纵向选择性问题。

主要应用于井下变电所或配电点的馈电开关，不仅可以作为低压配电总开关使用，也可用作分支开关使用。为了在保护对称性漏电的同时也对非对称性漏电起到保护作用，做总开关使用时采用附加直流电源原理，作为开关使用的时候采用零序电流和零序电压方向性原理。总开关可在不停电的情况下进行漏电保护模拟试验。开关内部器件全部为接插组合式结构，在井下可迅速拆装更换。开关内装真空断路器则由螺栓固定安装改为可抽出式使产品的维修简便快捷、缩短煤矿井下停电时间。

3 矿用隔爆型电磁起动器

将隔离开关、接触器、按钮、保护装置等元件装在隔爆外壳中用来直接控制井下电动机设备即防爆型电磁起动器。由于它控制方便、保护完善，所以在煤矿井下广泛使用。传统的QC83系列启动器，使用空气接触器，其分断能力较小，触电易烧损和熔焊，且采用熔断器保护，没有过载保护、漏电闭锁，故已淘汰。常用的隔爆电磁起动器额定电压有380V、660V、1140V，额定电流有30A、60A、80A、120A、200A等。除不具备漏电保护功能外，其他电气控制与保护系统和馈电开关基本类似，但其基本形式比馈电开关多，其中可逆型电磁起动器用于频繁换向的电动机控制，真空电磁起动器用于40kW及以上的电动机控制，其中真空智能型电磁起动器采用单片机控制，菜单式调试，显示窗可显示工作状态、工作参数和故障状态，功能齐全，保护完善，并留有甲烷检测接口，当外接甲烷传感器时，可检测采掘工作面的甲烷浓度，当其超限时，智能起动器动作，切断电源，是电磁起动器的发展方向。另外电磁起动器有近控、远控和联锁三种控制方式，真空智能电磁起动器还有多台程序控制和红外遥控控制。高低压起动器也在向可抽出式模块化结构发展，可使多回路起动器中的主要元器件集中在一个模块内实现一体化，对故障回路维修或更换只需要进行相应模块的插拔操作即可完成，极大的方便了井下的维护。

4 总结

矿用防爆电器种类繁多，但其共同点之一是都在向“真空化、小型化、智能化、可通信”等方面快速发展。针对煤矿井下湿度较大，设备在潮湿的空气中更加容易老化的问题，普遍提高了各种保护的可靠性及灵敏性，延长无故障工作时间。

参考文献：

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