真空电磁起动器在综放工作面的应用和维护

贺亚发

（山西西山晋兴能源有限公司斜沟煤矿，山西吕梁 033602）

0 引言

真空电磁起动器具有保护配置丰富、数字化程度高、电流速度双向保护的优点，能够保证负载设备软起动。综放工作面机电设备众多，在额定电压1140 V交流供电线路中，采煤机、前后刮板输送机、转载机、破碎机等设备的三相交流感应电动机均需要真空电磁起动器进行配电，起到软起动、速度切换和保护的作用［1－3］。煤矿井下工作条件差，在温湿度高和粉尘多的情况下，电气设备出现故障的频率较高，为了不影响采煤工作面的生产，提高真空电磁起动器的维修效率十分必要［4－6］。

在真空电磁起动器现场维修中，故障现象多种多样，内部不同工作回路或不同部件引起不同的故障现象，主回路触头接触不良、控制回路继电器烧毁、机械闭锁结构变形等均是常见的故障点［7－9］，相关文献对这些内容进行了研究，给出了相应的解决措施，但是大部分文献局限于故障排查与处理，缺乏对起动器原理、接线方式的描述与总结［10－11］。煤矿电气设备维修工作中，需要维修者从设备原理出发进行思考，有利于提高检修效率，形成科学的工作方法，本文在分析电磁起动器接线原理的基础上，给出了常见故障的现象和检查维修建议。

1 结构

用于煤矿综放工作面的起动器均应满足隔爆要求，常用的型号为QBZ－80、QBZ－120、QBZ－200，如图1 所示，型号中Q表示电磁起动器，B 表示隔爆型，Z 表示真空，后面的第一个数字表示额定电流，第二个数字表示额定工作电压，常用的额定电压有380 V、660 V 和1140 V，N 表示可逆。除了电压电流，起动器的其他技术参数还有通断能力、极限分断能力、电寿命和最大控制功率。

图1 隔爆型电磁起动器型号含义

某真空电磁起动器结构如图2 所示，起动器由隔爆外壳和真空本体组成，真空本体装于隔爆外壳中。外壳为原型，壳转盖为转动式齿口结构，壳身上部为接线箱，用以引进电源电缆和引出电机电缆，且均采取隔爆措施，以达到隔爆要求。在外壳右侧有隔离换向开关的转换手柄和停止按钮。两者有机械连锁，只有停止按钮按下后，才能搬转手柄并打开转盖。真空本体所有元件都装于底板上，其正面装有真空接触器、电动机综合保护器、过电压吸收装置、中间继电器和熔断器，背面装有隔离换向开关、变压器及起动、停止按钮，这些电气元件一般无需调整或更换。

图2 真空电磁起动器结构

2 运行原理

真空电磁起动器接线原理如图3 所示，按照电压等级分为主回路部分和控制回路部分，在主回路中，高压电源从电源接头X3、X2、X1 接入，依次经隔离换向开关Q、真空接触器KM、电动机综合保护器K2 连接至负载接头D3、D2、D1，主回路出线接头并联的阻容电路作用是吸收负载起动时的浪涌电压，有效减小反电动势对回路中元件的损害。取主回路两相电经控制变压器TB降压得到交流36 V 控制电源，起动时先将隔离换向开关Q切换至正转或反转位置，然后按下起动按钮S2，KM1 闭合，中间继电器K3 得电吸合，交流控制电压经全波整流电路输出，真空接触器KM吸合，主回路接通，由于KM1 闭合同时辅助触点KM2 也闭合，KM2 形成了自锁电路，即使松开S2 后KM1 断开，中间继电器K3 也不会掉电断开。由于起动器并不总是安装在方便操作的地方，因此还具有远程操作的功能。控制出线2 和9 分别接地或用导线相连后再接地，控制出线2和1 之间接远程控制开关SB1，远控时S3 打到分的位置切断开关本身的起动按钮回路，防止别人误操作。远控分闸的时候，按下本机或远程开关任何一个停止按钮，均可以实现断开中间继电器吸合线圈回路，切断真空接触器。控制出线8 与9 之间可接36 V的照明灯。

图3 真空电磁起动器接线原理

3 保护与试验功能

3.1 保护功能

电磁起动器的保护功能通过电动机综合保护器实现。电动机综合保护器JDB有5 个接线端子，9 号接线端子接控制变压器的地，3、4 号接线端子接JDB 两端，通过3、4 号端子的接通与断开可对真空接触器进行控制，4 号接线端子同时为保护器提供工作电源。33 号接线端子为检漏端子，实现漏电闭锁功能。

（1）漏电闭锁。合上隔离开关后保护器就开始工作，首先进行漏电自检，如果检测到设备有漏电现象，JDB 保护器内部的继电器不吸合，起动控制回路无法起动。33 号接线端子为检漏端子，通过主接触器的一对常闭触点KM3 和中间继电器的常闭触点ZJ2 接到负载接头任意一项即可，当开关合闸以后，KM3 接点和ZJ2 接点均断开，漏电检查回路被切断，即使设备漏电也不会分闸，漏电保护由上一级馈电开关完成，33 号检漏端子有两个接头，根据设备额定电压选择380 V或660 V。

（2）短路保护。保护器内有电流互感器对主回路电流进行检测，当电流大于8 倍额定电流时判断为设备短路，开关跳闸。

（3）断相保护。当主回路一路或两路电流为零时判断为断相故障。

（4）过载保护。当电流大于1.05 倍额定电流，小于8 倍额定电流时判断为设备过载，延时一段时间后若仍过载，保护器断开3、4 接点，开关分闸。过载保护具有反时限特性，延时时间与过载倍数反相关。

（5）漏电保护。漏电保护动作值根据煤矿安全规程设定，故障排除后手动复位。

（6）过压欠压保护。保护器内有电压互感器对主回路电压进行检测，当电压小于75%额定电压时判断为欠电压故障，当电压大于115%时判断为过电压故障。欠压和过压均会跳闸。

3.2 试验功能

为了保护器可靠运行，起动器一般设有接触器试验、过载试验、漏电闭锁试验等功能，试验前应确保负载侧无电。

（1）接触器试验。隔离开关闭合后，断路器处于分闸位置，将试验开关切换至“接触器试验” 位置，开关立即合闸。

（2）短路试验和过载试验。隔离开关闭合后，断路器处于分闸位置，开关吸合后将试验开关切换至“短路试验” 位置，开关立即分闸。开关吸合后将试验开关切换至“过载试验” 位置，开关延时一段时间后分闸。

（3）漏电闭锁试验。隔离开关闭合后，将试验开关切换至“漏电闭锁试验” 位置，开关无法合闸，显示漏电闭锁，试验后手动复位。

4 故障排查与维护

4.1 故障排查思路

真空电磁起动器出现故障，检修人员到达现场后，不急于寻找故障点，应按照“望、闻、问、切” 的顺序了解设备基本信息、故障前后的表现、现场的运行环境，对该设备及故障类型有大致的判断，然后进行故障排查。“望” 指的是观察该电磁起动器的铭牌和接线方式，了解基本设备类型、参数、电源和负载等信息；“闻” 指的是听现场设备有无异响，振动、摩擦、放电等均会发出特定的声音；“问” 指的是询问故障发生时现场工作人员故障发生前有无设备频繁启动、故障发生时有无火花、气味等现象；“切” 指的是检查控制回路，按下相关按钮、继电器等元件。故障排查一般按照下面的顺序和方法。

（1）断电后直观检查明显故障点。断电后，观察主电路的触头、热元件、熔断器，控制电路的接头、触点、线圈，除了电路故障，机械故障也容易直接观察出来，电磁起动器容易损坏的机械部件有连锁机构、传动装置、衔铁等。

（2）通电后万用表检查控制电路。断电检查没有结论时，可通过切断主回路，控制回路通电测量的方式检查，检查前应将转换开关和控制器切至零位，用万用表检查电源电压、控制电路的动作顺序。

（3）利用仪器仪表测量电压、电流、电阻等参数。前面两个阶段均没有结论，可以考虑用兆欧表、钳形电流表、校验灯等仪器仪表检查线路或元件的电参数，常用的测量方法有电压分段测量法、电阻分段测量法和短接法。

4.2 常见故障及维修

电磁起动器的检修从主电路开始查找，从隔离换向器位置、线路、触头到熔断器依次检查，若主电路没有问题再检查控制回路的线圈、连锁触点和接头等，常见的故障现象和建议处理方式总结如下。

（1）电源正常，起动器不起动。出现这种现象后重点检查的部件为熔断器接触面、JDB 的中间继电器、隔离开关是否到位。

（2）启动力度小。电磁铁无法将衔铁吸合到位，变压器发出很大的嗡嗡声，重点检查辅助触点KM2 接触是否不良、整流桥是否损坏、电磁铁和衔铁之间是否有螺栓等异物卡住、控制变压器抽头是否选择正确、电磁铁是否匝间短路、真空度是否下降。

（3）负重启动。出现这种情况的原因是保护器设置的电流较小，应适当增大电流整定值。

（4）开关动作缓慢。开关分闸动作时间取决于分闸弹簧的弹力，分闸弹簧卡涩、控制电压过低均会导致分闸弹簧力度不足，检查控制电压是否达到36 V，或向卡涩部位涂抹二硫化钼润滑油脂。

（5）噪声大。开关动作时噪声大是由于电磁铁吸合面锈蚀、安装面不平、短路环断裂等原因导致，不平位置增加垫片可缓解噪声问题。

（6）线圈烧毁。接触器吸合之后KM1 辅助开关没有打开、控制电压过大均会导致线圈烧毁，更换线圈后应检查辅助开关位置和控制电压。

5 结束语

真空电磁起动器具有漏电保护、过载保护、短路保护、欠压过压保护等功能，在运行前还提供了短路试验、过载试验、漏电闭锁试验等功能。真空电磁起动器集馈电、启动、转换和停止为一体，具有价格低、配电设备集中控制、体积小、重量轻、保护功能齐全的优点，在综放工作面应用后取得了良好的效果。本文结合真空电磁起动器的原理，给出了故障检查的一般思路、常见故障现象及其维修建议。针对不同故障情况，维修的方案应具有针对性，尽可能恢复故障前的状态。在维修完毕后，维修者必须和操作者配合通电试运行，最后分析故障根本原因，并做好记录，防止类似事故发生。