启动器开盖报警闭锁电路的设计及应用

申水旺 冯书兵

（山西潞安环保能源股份有限公司王庄煤矿，山西 长治 046031）

王庄煤矿540m水平属于高瓦斯矿井，因而电气设备的防爆工作特别重要。为了避免带电开盖所造成的危险，纠正检修人员错误的作业习惯，王庄煤矿机电中心研制出启动器开盖报警闭锁电路。

1 启动器开盖报警闭锁电路的研制

王庄煤矿540m水平包括71、81、91三个采区，均属于高瓦斯区域，作业环境比较恶劣，因而矿上一向对煤尘和瓦斯事故进行严防死守，其中一项重要的工作就是加强电气防爆管理。王庄矿只在开关上悬挂警示牌或粘贴标识以提醒检修人员断电后再开盖，需要工人高度的自觉性和责任感，管理起来比较被动，擅自开盖难以发现，不好制止和纠正。

随着540m水平的延伸，出现了巷道长度超过2km的9102工作面。9102工作面风、运两巷长度均超过3km，且由于地质条件的原因，坡路较长，坡度较大，有的位置甚至超过了10°，增加了工人行走、作业的疲劳感。在长度较大的工作面布置设备时，经常会出现开关距离配电硐室的上级电源馈电开关较远的情况。工人在检修开关时，不去关闭上级电源，带电开盖作业。带电开盖会使启动器上腔内的带电体暴露在外部环境中，可能造成人身触电事故，对高瓦斯区域540m水平来说，增加了煤尘、瓦斯爆炸的风险。

为了在工人违章开盖时及时切断上级电源，实现报警闭锁，消除可能产生电气火花的危险源，便于查出违章开盖的工人，王庄煤矿机电中心研制了一种启动器开盖断电报警闭锁电路，将其应用在馈电开关中。

2 启动器开盖报警闭锁电路的原理

该电路采用的是类似煤电钻综保装置中载频短路保护的技术，通过检测载频信号来使馈电开关断电。启动器开盖报警闭锁电路的核心部分是载频电路，载频电路产生的信号会使馈电开关一直保持送电状态，一旦消失，馈电开关就会立刻跳闸。

该保护电路采用载频保护方式，电路上始终通有固定频率的载频信号，一旦系统电路中出现开盖，通过开关首先将载频信号短路，检测部分判别载频信号的消失，并且给出切断馈电开关的执行指令。具体过程如下：

三极管BC1、电感L1、电容C9、C10、电阻R2等元件组成电感三点式自激振荡器，产生20kHz载频信号，经两路输出：一路经电感L2、R14、R15、C12、C13等元件与660V/1140V三相电网耦合；一路经V1、V2、V3等元件放大后输出，作为检测系统回路的取样信号。正常情况下系统回路由于没有开盖现象其网络绝缘水平高，振荡器所带负载很小，C2两端输出电压较高，经V1、V2、V3放大后，使继电器J1获得足够的电压而吸合，J1继电器工作，J1-2闭合，J1-1、J1-3断开，允许馈电合闸。当下级开关开盖时，也就是K1或K2至Kn闭合通过电容接通主回路使得振荡器停止工作，J1-1恢复闭合状态开关报警，J1-3恢复闭合状态馈电断电，J1-2断开使得馈电开关闭锁不能送电。由于该电路保护具有闭锁作用，所以当馈电开关跳闸后，在排除故障准备再次送电时，必须将开关的盖板盖好，使馈电的闭锁电路复位才能重新送电。如图1、图2、图3所示。

图1 煤矿井下启动器开盖报警闭锁电路原理图

3 煤矿井下启动器开盖报警闭锁电路的应用实践

启动器开盖报警闭锁电路在供电系统中的具体布置，如图4所示，不需要另外敷设电缆，只在馈电开关里安装煤矿井下电气设备开盖报警闭锁电路，在各分开关里如信号综合保护装置、绞车、皮带、水泵等开关上腔装设行程开关和高频电容，保证上腔未打开时电容和电网断开，上腔打开时电容和电网耦合。各分开关中如果有一个上腔被打开，其电容就会通过行程开关和电网耦合，迫使煤矿井下启动器开盖报警闭锁电路里的电感三点式自激振荡器停振，继电器断开，J1-3闭合使得馈电跳闸并报警闭锁，防止启动器带电状态下开盖。

图2 煤矿井下电气设备开盖报警闭锁电路动作原理图

图3 电路实物

图4 开盖报警闭锁装置在供电系统中的具体布置

工人在打开上图4中任何一个分开关上腔盖时，就会使馈电开关跳闸断电，防止了工人带电状态下开盖，根除发生触电、瓦斯、煤尘事故的风险，还能在馈电开关报警后，顺着线路查出违章开盖的工人，使其认识到违章开盖作业的严重性，并使其他电工受到警示。通过启动器开盖闭锁报警闭锁电路的应用，逐步改变了违章开盖行为多发的状况。

启动器开盖报警闭锁电路在王庄煤矿井下几个工作面和辅助运输巷等作业地点进行了试验和应用，其效果良好，运行稳定，动作灵敏可靠。自应用该电路后，发现了多起违章开盖的行为，有效地遏制了带电开盖作业的恶习。通过该电路的应用，能消除带电体暴露于环境中这个重大的危险源，安全效益不可估量。

4 启动器开盖报警闭锁电路的优点

（1）启动器开盖报警闭锁电路能防止工人带电开盖，杜绝了由于开盖导致带电体裸露，从而引起人身触电、煤尘和瓦斯爆炸的事故，具有巨大的安全效益。

（2）启动器开盖报警闭锁电路能很快察觉工人擅自开盖的违规作业行为，并据此对其进行警告和处罚，纠正其不良的作业习惯，提高了检修人员的安全意识，也提高了该矿电气设备防爆管理工作的水平。

（3）启动器开盖报警闭锁电路具有不需增加控制线路、只需在馈电开关中安装该电路、装设后不影响开关功能和保护以及具有闭锁报警功能的特点。

（4）该电路应用效果良好，动作灵敏可靠，制作和改造费用低廉，日后的维护也比较简单，适合大范围推广应用。

（5）该电路可以进行灵活变动，经稍微改动后可以应用在掘进机的随机电缆拖移工作中。当掘进机停机后，馈电开关也同时跳闸，使随机电缆断电，可以使工人安全地进行拖移。

5 结 语

启动器开盖报警闭锁电路利用载频电路、高频电流的原理来远程控制馈电开关断电，弥补了井下电气闭锁领域的空白。王庄煤矿自从采用该电路后，检修人员带电开盖的违规行为也有所减少，明显降低了瓦斯、煤尘事故的风险，电气防爆工作有了明显改观，提升了安全生产和管理水平。该电路有着广阔的应用前景，应充分利用该技术，为矿井的经济效益和安全生产做出更大的贡献。