浅析爆炸环境中真空可逆电磁起动器在换向操作中的短路故障的预防

伊念东

（双龙公司，安徽 淮北 235047）

1 引言

近几年，国家为了保护煤矿职工生命安全，降低煤矿生产事故率，不断加大对煤矿安全设施的投入。为了确保安全，我公司添置了大量先进的电子化、真空化的电器设备。但是我公司使用的QBZ－80N、QBZ－120N等型号的矿用隔爆型真空可逆电磁起动器在井下使用过程中经常发生短路事故，严重威胁煤矿井下安全生产。

2 发生短路故障的原因分析

经过对发生事故的设备进行分析研究，得出结论:现在使用的矿用隔爆型真空可逆电磁起动器在设备闭锁设计上沿用了原来的QC系列可逆磁力起动器使用的电器闭锁和机械闭锁的工作原理。而这种电器闭锁和机械闭锁的工作原理和工作方式在矿用隔爆型真空可逆电磁起动器中不能起到在两个可逆真空接触器之间的可靠闭锁，从而在换向操作过程中发生短路事故。

在可逆磁力起动器中设计电气闭锁和机械闭锁的目的就是为了保护可逆电气设备，在工作中当正向（或反向）接触器工作吸合时，反向（或正向）接触器不能吸合。包括故障状态，当接触器在工作由于各种原因造成一相或多相触头粘连时，按下停止按纽，控制回路断开中间继电器线圈，失电中间继电器打开。设备断电。这时由于触头粘连，正向（或反向）接触器没有打开，通过电气闭锁和机械闭锁使反向（或正向）接触器不能吸合。从而避免短路事故的发生。

在QBZ－80N、QBZ－120N矿用隔爆型真空可逆电磁起动器中，真空管触头开距只有1.2mm或是1.5mm，而且真空管动触头是通过弹簧管连接的。两个真空接触器之间的机械闭锁是通过一个金属杠杆来实现的。由于真空管触头开距很小，金属杠杆的动作行程很小。加上金属杠杆的动作要求灵活，它的装配配合就存在装配间隙，使金属杠杆的动作产生一部分空行程。这就使真空接触器的机械闭锁变的很不可靠。当真空管触头粘连时它的真空接触器机械闭锁不能可靠闭锁，在进行换向操作时发生短路事故。

3 短路故障的解决方案

通过对QBZ－80N、QBZ－120N矿用隔爆型真空可逆电磁起动器在煤矿井下使用过程中，发生短路事故的原因进行分析、讨论、试验，我们有针对性的设计了解决方案。

（1）矿用隔爆型真空可逆电磁起动器在煤矿井下使用过程中，发生短路事故的主要原因是因为矿用隔爆型真空可逆电磁起动器的真空接触器的真空管的触头产生粘连。当一个真空接触器的真空管的触头产生粘连后（进行换向连接的真空管），在进行换向操作时，另一真空接触器吸合，真空管的触头导通。这时短路事故发生。这种原因导致的短路事故，设备自身不能有效预防和保护。一是因为设备自身的JDB保护系统只对设备的负荷电机进行保护。而不能对设备自身进行保护；二是因为由于真空接触器自身的结构和吸合动作的行程很小。触头开距很小，机械闭锁的结构等原因造成真空接触器的机械闭锁闭锁很不可靠。

在开关内增加一套对真空接触器在开关启动前真空管的触头是否粘连进行监控的电路。当开关启动前对真空接触器的真空管的触头是否粘连进行监控。起动后则断开监控回路，当开关启动前真空接触器的真空管的触头不发生粘连，监控的控制回路不动作，开关正常启动。启动后，通过开关原来的控制回路中的中间继电器的常闭接点。断开监控回路。使开关正常工作。当开关启动前真空接触器的真空管的触头发生粘连，监控的控制回路工作，使开关不能启动，避免设备发生短路事故。

监控回路的工作原理:

方案一，是在真空接触器负荷侧加三相电抗器进行采样，经三相电抗器中性点——原开关控制回路中的两个中间继电器的常闭接点串联——电阻——接地。当开关启动前真空接触器的真空管的触头不发生粘连，真空管的触头处于开路状态。三相电抗器中性点没有采集信号。监控回路不构成回路。监控的控制回路不动作。开关正常启动。当开关启动前两个真空接触器的六个真空管的触头中的任何一个发生粘连。合上开关隔离开关，在开关起动前，电源经隔离开关——真空管的触头中粘连点——三相电抗器中性点——原开关控制回路中的两个中间继电器的常闭接点——接地电阻形成回路（相当于前一级馈电开关的漏电试验回路）使前一级馈电开关的选择性漏电保护动作，切断真空可逆电磁起动器的电源。使开关没电，不能启动。避免设备发生短路事故。

方案二，是在真空接触器负荷侧加三相零序电压互感器采样，经原开关控制回路中的两个中间继电器的常闭接点进入开关自身的JDB保护器，在保护器内对采样信号进行处理。当开关启动前两个真空接触器的六个真空管的触头中的任何一个发生粘连，三相零序电压互感器有信号，经处理后，驱动JDB保护器动作元件J1动作。使JDB保护器3、4号接点断开。开关不能起动。避免设备发生短路事故。但该方案要在JDB保护器内进行线路改动，需要与开关厂家进行合作。

（2）矿用隔爆型真空可逆电磁起动器在煤矿井下使用过程中，发生短路事故的另一原因是设备在工作中。当设备由正向工作状态需要切换成反向工作状态时，在进行换向操作过程中，由于换向操作速度过快。（按下停止按纽后，电机还没有停止。又立即按了反向起动按纽。电机由正向转动状态立即改变成反向起动工作状态。）这时有可能产生达到工作电压3～10倍的反向感应电动势。这一超高电压感应电动势有可能在设备主回路中绝缘最薄弱处击穿，从而造成相间短路，引发短路事故。针对这一事故产生原因，我们通过在制度上加以规定，以消除发生事故的原因。我们通过在设备操作规程增加一条规定。即在进行换向操作时，当按下停止按纽后。10s内不得进行反向起动操作。通过这一规定，杜绝了产生超高电压感应电动势原因，保证了设备安全运行。

（3）真空管发生粘连是引发各种煤矿井下电器设备发生事故的主要原因。真空管发生粘连的原因有:①真空管质量差，真空度低或触头材料质量差；②真空管使用时间过长，真空管真空度下降；③真空管在工作过程中触头因电弧高温气化后又冷凝，形成的金属小颗粒堆积造成粘连。这些原因使真空管在工作中发生粘连成为一个不可避免的问题。而真空管在工作中过程中一但发生粘连就有可能发生事故。而真空管触头在日常工作或检修中，触头是否粘连很难鉴定。我们设计的这套对真空管触头是否粘连进行监控的监控回路，能够有效的坚决这一难题。

（4）根据我们对设备机械闭锁、电气闭锁的结构、动作过程、工作原理的分析讨论。对动作不可靠的原因的分析。我们对由原来的在正向（或反向）起动控制回路中串入一个反向（正向）中间继电器常闭接点。我们在此基础上在正向（或反向）起动控制回路中又多串入一组反向（正向）真空接触器常闭接点。提高了电气闭锁的可靠性。我们对机械闭锁材料强度、零件尺寸、装配间隙、动作行程、进行改进。减少了机械闭锁的空行程。提高了机械闭锁在正常工作状态下闭锁可靠性。