地方中小型煤矿井下电气设备的防爆改造.pdf

● 应用技术研究 1 管聪荣,女,1967年1月生,1987年7月山西矿业学院矿 山机械专业毕业,工程师,037004 ,大同市雁同东路2号 收稿日期2001209213 ,修回日期2001210210 地方中小型煤矿井下电气设备的防爆改造 山西省大同市煤矿设计研究所 管聪荣 1 摘 要 通过对煤矿井下电气设备的防爆改造,使开关具有容量大、 分断能力强、 电寿命长、 保护齐全和安 全可靠等优点,彻底消除了事故隐患,使其达到安全、 可靠、 高效率运行。 关键词 隔爆型 断路器 继电器 中图分类号 TD611. 3 文献标识码 A文章编号 1006 - 4877200106 - 0058 - 02 大同市的中小型煤矿井下电气设备普遍采用的是已停产 的旧型号产品。由于煤矿的长期开采和井下环境潮湿,电气 设备严重老化,容量不足、 控制失灵、 设备不能正常起动等问 题日益暴露出来,严重影响了煤矿的正常生产,应尽快进行电 气设备的技术改造。 1 电气设备存在的问题及改造方法 1. 1 矿用隔爆型高压配电箱 矿用隔爆型高压配电箱适用于有瓦斯的井下中央变电所 和所有采区变电所,用来控制和保护6 kV线路和矿用变压 器。我市煤矿井下隔爆型高压配电箱几乎都还使用的是 PB36G A、PB26型,这2种配电箱控制线路基本相同,均采 用油断路器,容量在50 MVA以下。对于油断路器,无论是多 油断路器还是少油断路器,都可能由于短路或触头接触不良 而发生喷油事故,造成火灾和爆炸。此外,油断路器每开断额 定开断短路电流1次～2次后,便需维修,维修量大,费用高。 配电箱只设有过流和欠压保护装置,保护性能差。由于上述 缺陷,PB6系列配电箱不能适应目前煤炭工业的要求,故已 停产。 我市煤矿在我所和河南济源煤炭高压开关厂的协助下, 对高压配电箱进行了真空改造,采用了真空断路器和电子型 保护装置。 1. 1. 1 改造后的高压配电箱还使用原来的隔爆外壳。 1. 1. 2 采用真空断路器取代多油断路器,用电子型保护装置 取代过电流和欠电压保护装置。 真空断路器是利用真空作为绝缘和灭弧手段的断路器, 具有体积小、 重量轻、 寿命长、 维护方便、 使用安全、 没有燃烧 和爆炸危险等优点,非常适合煤矿井下使用。应当注意的是, 由于真空断路器灭弧能力极强,断流速度很快,有时会产生截 流过电压现象。所以,在真空断路器的电路中,必须采取防过 电压的措施。 多油断路器的触头系统放在装有绝缘油的箱体中,油起 着灭弧和绝缘2种作用,由于用油量较多,故称多油断路器。 多油断路器用油量多、 体积大、 重量重、 动作时间较长,而且还 有发生爆炸和火灾的危险,故目前正在逐渐被其它断路器所 取代。真空断路器和多油断路器都有很多不同型号的产品, 型号不同,技术参数也不同,所以无法用技术参数进行量的比 较。但是,相对而言,2种断路器的优缺点如表1所示[1]。 表1 多油断路器和真空断路器优缺点比较 断路器 种类 断流 能力 是否容易 产生过电压 是否可 频繁操作体积 要求制 造技术 有无污染 及危害性 多油断路器较强不易不可大一般可能漏油 真空断路器 强易可小高无 PB36G A、PB26型油开关真空化改造后产品型号为 PB36GZ、PB26GZ,改造后的产品在整机性能及使用方式上 等同于BGP系列产品,且体积小、 重量轻、 安装维修方便、 各 种功能齐全、 价格低廉,符合G B 383683标准要求,是煤矿 供电逐步真空化改造的理想产品。改造后产品的特点是采 用真空断路器,额定断流容量可达100 MVA;应用电子继电综 合保护装置,可实现漏电、 过流、 短路、 绝缘监视、 失压和操作 过电压等综合保护功能。 1. 2 矿用隔爆型磁力起动器 隔爆型磁力起动器是一种组合电器,主要由隔离开关、 接 触器、 熔断器、 过热过流继电器、 按钮等元件组成,并将其装在 隔爆外壳中,用来控制和保护电动机。目前,我市煤矿井下大 多采用QC83系列空气磁力起动器。QC83系列磁力起动器因 使用空气接触器,分断能力较小,触头易烧损和熔焊,有时被 迫降容使用,且开关的维修量很大,不能适应生产的需要,达 不到安全、 可靠、 高效率运行的目的。为发挥原有设备的能 力,对QC83系列磁力起动器进行技术改造。 1. 2. 1 开关使用原开关的外壳,以保证隔爆要求,并在外壳 上涂黄色以示区别。 1. 2. 2 用CK J型真空接触器代替空气接触器,用JDB型电动 机综合保护器代替过流过热继电器。 真空接触器的主触头用来接通或断开负荷线路,它具有 分断能力强、 电寿命长、 可频繁操作、 安全可靠等优点。2种 接触器的主要指标如表 2 见第59页。 852001年第6期 12月26日出版太原科技 TAIY UAN SCI- TECH 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 表2 空气接触器和真空接触器的主要指标 接触器种类 机械寿命 万次 电寿命 万次 其它 空气接触器10010噪音大,故障多,体积大 真空接触器25060噪音小,故障少,体积小 JDB型电动机综合保护装置为电子式继电保护装置,具 有短路、 过负荷、 断相和漏电闭锁保护功能。它具有保护功能 齐全、 体积小、 寿命长、 灵敏度高等优点,在煤矿得到广泛应 用。 改造后的起动器主电路中接入了阻容吸收电路,以防止 产生截流过电压。对QC8380、QC8380 N、QC83120、 QC83225系列起动器进行了真空改造,改造后的型号分别 为QC8380Z、QC8380ZN、QC83120Z、QC83225Z。它 们既能满足原开关的使用条件,又能进行频繁操作,且具有容 量大、 分断能力强、 电寿命长、 保护齐全和安全可靠等优点。 2 煤矿电气设备防爆改造的可行性 2. 1 有成熟的理论和丰富的实践经验 随着科学技术的发展,真空断路器的设计越来越完善,产 品先进、 性能优越、 操作方便、 质量稳定等优点越来越突出。 矿用高压配电箱的多油断路器将会逐渐被真空断路器所取 代;电子型保护装置以其保护功能齐全等优点将取代只有过 电流和欠电压保护的过流继电器和低压继电器。目前,微电 脑程控综合保护装置已出现,它以更加先进的制作工艺和齐 全的保护功能,必将得到更为广泛的应用。随着技术的进步, 矿用低压开关的性能逐渐改善,总的发展趋势为真空灭弧触 头取代空气灭弧触头;复杂的电子型保护装置取代简单的电 磁型保护装置。元件的安装方法由固定式向插件式、 小车式 过渡,隔爆型外壳由旋盖式逐渐改为门式结构[2]。 近几年,我所根据山西省煤炭工业管理局晋煤规划有关 文件精神,分批对我市的煤矿进行井下电气设备的防爆改造, 取得了良好的效果。以浑源县乔家湾煤矿为例具体说明。 1999年8月对该矿井下隔爆型高压配电箱和磁力起动器进行 了改造,改造了1台PB36G A、17台QC8380、15台QC83 80N、3台QC83120。经过1年多的运行 ,证实了真空断路 器各项性能指标均优于油断路器,真空接触器各项性能指标 均优于空气接触器。 2. 2 经济效益分析 2. 2. 1 .改造后1台PB36GZ价格为2. 000万元,购买1台 功能与之完全相同的隔爆型高压真空配电箱需2. 600万元,1 台可节省0.600万元。改造后1台QC8380Z价格为0. 245 万元,购买1台需0.360万元,1台可节省0. 115万元,17台可 节省1.955万元。改造后1台QC8380ZN价格为0. 390万 元,购买1台需0.545万元,1台可节省0.155万元,15台可节 省2.325万元。改造后1台QC83120Z价格为0. 255万元, 购买1台需0. 380万元,1台可节省0. 125万元,3台可节省 0.375万元,总共可节省5.255万元。 2.2. 2 经过改造后,仅主触头、 线圈等消耗便可节约1. 500 万元/ a。 2. 2. 3 因故障易发生部位减少,故障次数、 维修时间、 维修量 及例检时间相应减少。如原每隔5 d要轮流对36台设备的油 断路器和空气接触器进行检修和更换触头等,每台需2人/ h , 仅此可节约工时3 600个/ a ,节约工料费2. 000万元/ a。改造 工程需12.780万元,虽然初期投资较大,但从长远看还是合 算的。 3 结束语 3. 1 对现有的隔爆型高压配电箱和磁力起动器进行真空改 造是一条投资少,见效快,又能彻底消除事故隐患,确保安全 生产的快捷途径,应积极实施。 3. 2 若资金有限,可先对采煤工作面、 后运输巷、 再井底车场 的电气设备从里往外依次分批改造。 3. 3 随着煤矿正常生产,提高了生产效率,增加效益后,可对 井上高压开关柜和磁力起动器进行真空改造。 参考文献 [1] 佟浚澄,张学成,訾贵昌,等.矿山供电.徐州中国矿业 大学出版社,1995.42～55 ,61～70. [2] 张学成.工矿企业供电.徐州中国矿业大学出版社, 1998.90～96.责任编辑 薛培荣 Flameproof Transation of Underground Electric Apparatus of Local Small - medium - sized Mines Datong Mining Design and Research Institute Guan Congrong Abstract Through flameproof transation of underground electric apparatus , the switchgears are made to be of greater capacity , stronger break - contact ability and longer longevity. They get the advantages of complete protection , safety and reliability , etc. It exterminates the signs of the accidents , so as to attain safe , reliable and more efficient operation. Keywords flameproof shell , circuit breaker , relay 决策的参谋 科研的良友 生产的顾问 致富的帮手 95管聪荣地方中小型煤矿井下电气设备的防爆改造2001年第6期 12月26日出版 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.