关于高低压开关柜接地保护装置的探析

2020-02-19朱东霞

机械管理开发 2020年4期

朱东霞

（大同煤矿集团机电装备同中电气有限责任公司，山西大同 037305）

引言

在煤矿井下供电系统中，高低压开关柜是必不可少的电气装置，其作用是将外部输入的高压电力进行降压处理并配送到不同的机电设备上[1-2]。因此在日常运行过程中，必须对该设备做好日常维护、检修和保养工作，以保障井下用电安全和稳定[3-4]。但是在煤矿生产实践过程中，还是会出现由于检修操作人员工作失误导致的各种高低压开关柜爆炸事故，影响着煤矿生产的连续性，甚至威胁到井下人员的安全[5]。针对该问题，一方面要提升工作人员的综合素质，避免由于人为失误造成的事故，二是要对高低压开关柜的原理进行改造，提升设备的用电安全性。

1 接地保护装置特征

人们在使用电力能源时，很多原因都会导致机电设备外壳呈现带电状态，比如电容耦合、绝缘不良等都可能导致机电设备整体外壳带电。或者机电设备的某一项绝缘出现了破坏，导致设备外壳有部分相电压，同样会导致设备处于带电状态。如果机电设备外壳处于带电状态，由于多方面原因导致人体的某些部位与壳体发生直接接触时，就非常容易出现触电事故。对这些机电设备进行接地处理可以有效避免此类问题的出现。接地方式有两种，一种是自然接地，一种是人工接地。如果对机电设备安装了接地装置，一旦设备出现漏电问题，就会导致接地电流增大，最终导致保护开关跳闸，确保人员安全。

1.1 共用零线系统

当前阶段，我国通过对零线进行接地的方式称为单相两线制，这里的单相指的就是通过相同导线实现接地连接，两线制指的就是工作零线与接地线。进行接地保护时，可以将接地线直接与工作零线连接，另一端直接与相关的接地线连接。但必须强调的是不允许将工作零线当作接地线使用，并且零线中间不需要安装保险丝，应该直接从干线上将保护零线引入，如若不然就达不到保护的目的。

1.2 专用接地零线

与上述的共用零线系统比较而言，专用接地零线系统的不同之处在于接地零线需要专门重新布置，称之为单相三线制。由于专用接地线不再需要与工作零线相连接，所以也不需要在接地线上设置保险丝，而是将接地线连接到外面进行接地处理。由于没有保险丝，那么接地线正常情况下不会出现断裂现象，保障了接地线的正常工作。如果机电设备出现了漏电问题，此种模式能够快速启动保护装置并且将电源进行切断，避免发生触电事故。

2 高低压开关柜接地保护装置结构及其工作原理

2.1 低压开关柜接地保护装置的结构及其工作原理

某煤矿企业井下供电系统使用的低压开关柜中，在盘体下部位置的角铁框架上装设低压盘节装置，固定钢板进行焊接处理以确保其固定的牢靠性，焊接固定的位置与盘门合页的距离为120 mm 左右。低压盘在工作过程中，盘门将会处于闭合状态，由工作人员将蝶形螺栓固定在指定部位。需要对低压开关柜进行检修或试验时，就需要根据要求对低压开关柜进行接地处理以保证检修工作人员的安全，防止因为漏电原因导致的触电事故。首先将低压盘进行断电处理，进而将盘门打开，通过蝶形螺栓与螺纹配合将接地线圈拧紧固定，螺栓所在位置正好可以卡住盘门无法关闭。在以前使用的低压开关柜中，都是在低压盘外部区域装设接地线，对这种接地模式进行改进，拆除所有原有的接地线，按照前文所述的方式进行接地。工作人员在完成检修工作后，如果工作失误没有将接地线进行及时拆除，那么其在关闭盘门并合上开关送电时，就会由于蝶形螺栓正好挡在盘门位置导致工作人员无法关闭盘门。如果在不拆除接地线的基础上将蝶形螺栓直接拆除，接地线同样会导致盘门无法关闭。必须要把蝶形螺栓拧松，并拆掉接地线后才可以正常关闭盘门，进而开展后续工作，通过这样的方式可以有效保障工作人员安全。

2.2 高压开关柜接地保护装置的结构及其工作原理

某煤矿变电站以往使用的高压开关柜为手车式高压开关柜，这种型号的高压开关柜主要是在室内使用，适用于三相交流50 Hz 单母线系统，不需要靠墙就可以安装。通常使用钢网在开关柜后面进行遮拦，底部通过钢板进行封闭。柜体结构主要由两部分构成，分别为手车和柜体，柜的正面和两个侧面全部通过钢板进行保护。变压器柜以及联络母线柜的正面和底面全部通过金属钢板进行保护封存，以确保安全。

将高压开关柜的柜体正面下部两扇门打开就能够看到手车室，手车室最下面就是手车轨道，并且在轨道内面焊接有定位机构板，作用是限制拱手车的推进和拉出，将接地触头焊接在轨道外部位置，手车与该触头接触后通过金属柜体就可达到接地的目的。用绝缘隔板将上下隔离触头与本手车室进行隔绝。定位机构由多个部分构成，主要包括停挡、定位销和定位钩等。该煤矿井下变电站以前都是将接地线沿着墙进行布置，工作人员虽然都会通过工作票进行操作，但在实践过程中不可避免地会出现人为操作失误。为了从根本上防止由于工作人员操作失误而造成的安全事故，结合煤矿井下变电站的实际情况，设计一种高压开关接地保护装置。

工作人员对高压开关柜进行检修或试验时，会在小车轨道上放置一个挡块，并且设置两个定位块对该挡块的轴向移动进行严格控制。由于挡块在轨道上放置，使得小车前轮无法在轨道上自由移动，这样就从根本上避免了手车滑动造成的安全问题。另外，需要将手把上手柄取下并固定在安装板上的对应位置，用螺栓进行紧固连接才能够实现接地。由于手把上没有手柄，因此无法拧动，可以有效避免操作手把造成的误动作问题。在完成试验或检修工作后，必须按照前述的步骤，反过来一步一步操作才能够顺利合闸。首先需要把固定接地线的螺栓和手柄进行拆除，并将手柄重新安装到手把中去，通过手把可以控制轨道上的挡块运动，使之移出轨道。通过对高压开关柜接地装置的重新设计，从根本上避免了由于工作人员操作失误而导致的各类安全问题。

3 高低压开关柜的应用效果

开关柜和接地装置的整体结构其实并不复杂，安装时也比较方便，价格也不贵。通过安装开关柜和接地装置能够达到很好的防护效果，显著提升了煤矿井下机电设备的安全性。如果安装了开关柜接地装置，工作人员在正常检修和试验过程中即便出现了一些人为操作失误也不至于发生触电安全事故。出现操作失误后，工作人员也能够立即发现并及时改正处理，进而继续推进后续工作。实践表明，这种接地模式取得了很好的效果，煤矿企业在使用这种结构的高低压开关柜接地装置后再也没有出现由于人为因素导致的各类安全事故。