礦用電纜范文

導語：如何才能寫好一篇礦用電纜，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞 電纜；故障；原因；處理

中圖分類號TD623 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）49-0147-02

井下常用電纜分為三類，即鎧裝電纜、塑料電纜和礦用橡套軟電纜。鎧裝電纜和塑料電纜主要用于井下干線式供電或向固定、半固定設備供電，礦用橡套軟電纜主要用于向移動設備供電。

1 常見故障的原因及預防措施

在井下供電中，常見的電纜故障有相間短路、單相接地和斷相等故障。

1.1 電纜相間短路故障

相間短路故障是電纜常見故障之一，其原因主要有以下幾方面：

1）制作鎧裝電纜接頭時，工藝不符合要求，三叉門處的絕緣受到損傷，接線盒內的絕緣填充物老化、開裂、受潮；低壓橡套電纜受到嚴重撞擊，接線盒內的接線有毛刺，遭遇淋水、接線頭虛接產生高溫或電火花而發生短路故障。

預防措施：嚴格接線工藝，提高連接處密封與絕緣，防止水氣侵入。加強巡視，避免任何外力沖擊損傷。

2）電線的鎧裝帶裂開，鉛包有裂紋；低壓橡套電纜出現降低相間絕緣性能的破口。此時，如潮氣侵入，會發生短路故障。

預防措施：加強維護，避免機械傷害，敷設和搬移動過程中，彎曲半徑不應小于最低允許彎曲半徑值。

3）銅-鋁、鋁-鋁連接頭，壓接工藝不當，質量不合適，造成接觸不良、阻值增大和溫度過高而出現短路故障。

4）庫存電纜時間長，兩端鉛封不嚴，絕對受潮，不做試驗直接投入運行，導致出現短路故障。

預防措施：切除受潮部分，先做耐壓試驗，試驗合格后方可接入運行。

1.2 單相接地故障

《煤礦安全規程》規定：嚴禁井下配電變壓器中性點直接接地；嚴禁由地面中性點立接接地的變壓器或發電機直接向井下供電。因此，井下供電系統是一個中性點不接地的供電系統。單相接地故障也叫單相漏電接地故障，是井下常見故障。

單項接地故障事故原因主要有：機械損傷破壞絕緣，電纜接線工藝粗糙，有毛刺，接頭脫落碰及外夫，熱補或冷補質量不合格，線路上出現“雞爪子”、“羊尾巴”等。

預防措施：加強維護管理，消除隱患；嚴格按《煤礦安全規程》要求證行敷設、吊掛、連接。

1.3 電纜斷相故障

電纜主芯線斷開稱為斷相，也楊；做斷線。其主要原因有：被采掘運輸機械刮斷，接線端子處虛接而被燒斷，爆破崩斷電纜。預防措施：加強維護、管理。

2 故障性質的判斷及處理

2.1 電纜故障性質的確定

電纜線路出現故障，應首先判明故障的性質。電纜故障除了因纜芯之間或纜芯對外皮間的絕緣破壞形成短路、接地和因纜芯的連續性受到破壞形成斷線和不完全斷線兩種情況外，有時也發生兼有兩種情況的混合式故障。通常以第一類故障居多，其小短路接地又有高阻和低阻之分。判斷故障的性質可以從保護跳閘的情況分析，可以用測量的方法，也可以從故障線路的狀態進行觀察和分析。

1）相間短路故障的判定

若發生相間短路，則會出現短路保護裝置熔件被燒斷或過電流繼電器動作，使開關跳間；可以用兆歐表(搖表)測量各芯線之間的絕緣；也可以手感由于短路電流造成電纜的發熱，查找是否有短路崩破電纜護套的爆破點。短路的出現往往伴隨著絕緣燒焦氣味，據此可判定是否是短路故障。

2）單相接地故障的判定

發生單相接地故障，首先表現為漏電繼電器動作饋電開關跳間或接地監視裝量、漏電閉鎖裝置動作，并顯示相應的指示信號，也可使用兆歐表測量各芯線對地的絕緣電阻值或用其他測量方法判定是否單相接地。

3）斷相（斷線）故障的判定

斷相有斷單相、斷的相和斷三相三種。發生單相斷線故障時，若用電設備是電動機，它將造成單相運轉，轉矩明顯減小，運轉聲音不同于正常運轉之聲，此時過負荷保護裝置和斷相保護裝置動作。發生兩相和三相斷線故障時，電動機自然會停止運轉。饋電開關或起動控制設備在斷相保護裝置的作用下，能夠自動跳閘。也可以用兆歐表測量。若用萬用表測量時先對電纜放電，然后測量各芯線的通斷，不通時即為斷相。

2.2 電纜故障的處理

在進行電纜故障的探測和處理過程中，應注意的問題有以下幾點：

1）電纜故障發生后，呂先要根據故障現象和狀態，初步判明故障類型，并及時向個管部門或礦調度室匯報。組織有關人員進行處理。若遇非選擇性漏電繼電器動作，其收視的供電線路為多條敷設式線路，尚不能確定為哪條線路漏電，匯報時應將這兒條線路一并匯報清楚；

2）當電纜故障引起火災時，應立即切斷電纜的電源，并掛標志牌，同時不失時機地進行滅火救災。若火勢蔓延較快不能立即撲火時、應馬上通知附近人員撤離危險區，并向隊、區（科）、礦匯報，共向來取滅火措施或按礦救災計劃進行滅火；

3）若遇掘進工作面局部通風機線路出現故障，比立即向礦調度、機電主管部門匯報，并及時通知該工作面人員撤出；

4）當采用地面測試的方法（直流電橋法、臨時接線測量、低壓脈沖法、音頻感應法等）探測時，應有總工程師批示的安全措施。其內容主要包括在進風向的巷通風流中進行探測；瓦斯濃度必須在1.0%以下時，方可進行；對并下采掘作由及附近巷道，處用普通型便攜式電氣測量儀表探測時，必須由瓦斯檢食員檢查該地點的瓦斯含量，只有其瓦斯濃度在1.0%以下時，方可使用。當確定了故障性質和故障點后予以處理時，必須將故障電纜和其他電纜隔離開。

參考文獻

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【關鍵詞】 煤礦 高壓電纜 接線盒 溫度監測

煤炭是我國能源生產和消耗的主體，在一次能源和二次能源中占有重要的地位，在未來的一段時間內煤炭在能源結構中的主導地位不能動搖。隨著煤礦開采強度的增加和深度的增加，煤礦電網的的規模和容量急劇增加，礦用高壓電纜接線接線盒的數量越來越多。礦用高壓電纜經常發生故障，嚴重影響了煤礦井下的安全生產工作的順利開展，據不完全統計，井下電纜事故70%是由于電纜接線盒內連接引起的。目前，我國煤礦井下高壓電纜接線盒維護普遍采用工作人員定期巡查，人為檢驗接線盒的狀態好壞，這種方法浪費了大量勞動力，檢驗過程復雜、可靠性低，嚴重制約著煤礦井下安全生產的穩定性和生產效率。

一、礦用高壓電纜接線盒

礦用高壓電纜接線盒是煤礦井下應用較多的設備其主要由防爆外殼、接線端子和基座組成，防爆外殼為鋼板結構，上蓋采用螺栓壓緊結構，兩側為電源線進出線端口，接線端子位于殼體內的基座上，連接時采用壓板將電纜接頭壓接，接線端子固定在機座上，基座為高壓瓷瓶結構，基座上設有輔助接線端子。礦用高壓電纜接線盒適用于爆炸性氣體（甲烷）和煤塵混合物的礦井中，用于連接交流50Hz，電壓3.3kV、6kV和10kV電網中的電纜。礦用高壓電纜接線盒用于周圍空氣溫度-20℃―+40℃、空氣相對濕度不大于95%（+25℃）、無強烈顛簸和沖擊震動、無滴水和雨雪侵入的工作場合。

二、礦用高壓電纜接線盒溫度監測系統設計

煤礦井下巷道結構復雜，大部分為樹形或者魚刺形結構，井下電網結構十分復雜，高壓電纜接線盒具有分布面廣、相距較遠、集中性差等特點。結合以上特點，以數字信號處理器（DSP）為核心設計礦用高壓電纜接線盒溫度監測系統，系統主要由DSP最小系統、溫度檢測單元、超溫報警單元、顯示單元和通信單元組成，其中DSP最小系統采集溫度監測單元反饋的數據，并進行計算、處理；溫度檢測單元用于接線盒內部溫度測量，超溫報警單元以聲音和光的方式提示超溫故障，顯示單元用于顯示系統的工作狀態和接線盒內部溫度情況，通信單元用于實現監測系統與計算機之間的通訊，下邊對DSP最小系統、溫度檢測單元和超溫報警單元進行詳細設計。

2.1 DSP最小系統設計

數字信號處理器（DSP）TMS320F2812最高數據處理頻率可達到150MHz，具有12位16通道模/數轉換器，單路轉換時間最快可達60ns，具有浮點型數據計算函數庫，能夠在定點處理器上實現浮點計算，同時在處理器中集成了具有串行通信和eCAN通訊標準通信接口，方便了與上位機和一些測量設備的數據傳送，在伺服電機控制、電氣設備狀態監測、汽車通訊和航空航天等領域具有廣泛的應用。

2.1.1 電源電路設計

TMS320F2812工作需要內核1.8V和I/O端口3.3V兩種供電電壓，選用正向低壓降穩壓器AMS-1117為DSP內、外核供電。AMS-1117具有可調輸出和固定輸出兩種模式，固定輸出電壓檔分為1.5V、1.8V、2.5V、2.8V、3.0V和3.3V等，輸出精度可達1%，系統選用輸出電壓為3.3V和1.8V的AMS1117-3.3及AMS1117-1.8為DSP芯片供電。雙穩壓芯片供電電路如圖1所示，AMS1117-3.3穩壓芯片輸入5V的直流電壓輸出3.3V的直流電壓作為TMS320F2812的處理器供電電源，同時3.3V供電電壓上電后，通過穩壓芯片AMS1117-1.8的穩壓后輸出1.8V的內核供電電壓，為DSP的內核供電，實現了雙電壓供電方式。

2.1.2系統時鐘和復位電路設計

時鐘的質量和精度直接關系到檢測系統的測量精度和可靠性。本文選用30MHz有源晶振為DSP提供外部時鐘信號，經過DSP的PLLCR設置鎖相環的工作模式和倍頻系數，輸入5倍于時鐘信號的乘法因子得到150MHz的內部時鐘信號。為了使DSP能夠在上電后自動加載FLASH中的程序，需要設計可靠的復位電路，如圖2所示。電阻R、極性電容Cr和復位開關共同組成系統復位電路。當電源上電后，利用電容Cr的充電，＼RS復位端維持低電平狀態，DSP上電自動復位操作成功，復位后DSP程序從000h開始運行。

2.2 溫度檢測電設計

監測系統主要對礦用高壓電纜接線盒的內部接線端子進行溫度測量，選用溫度傳感器AD590作為溫度測量元件，測量時將溫度傳感器粘貼在電纜接線盒內部接線端子上，傳感器輸出信號經過LM358運算放大器和HCNR201光電耦合后發送給DSP芯片，溫度檢測單元電路如圖2所示。AD590是美國AD公司研制的一種電流式集成溫度傳感器，這種器件在被測溫度一定時，相當于一個恒流源，輸出1?A/K正比于絕對溫度的電流信號，具有較強的線性度和抗干擾能力。

2.3 超溫報警單元設計

監測系統超溫報警單元由蜂鳴器和發光二極管組成，DSP的數字信號輸出端口輸出端和電阻、報警指示燈相連接，礦用高壓電纜接線盒溫度過高時DSP輸出高電平，報警指示燈（發光二極管）閃爍，同時與蜂鳴器相連接的DSP端口輸出高電平，三極管導通，蜂鳴器發出報警警報，提醒工作人員進行超溫事故處理，同時設有復位電路，用于關掉報警信號。

三、結束語

本文礦用高壓電纜接線盒溫度測試問題進行研究，設計了基于DSP的溫度實時監測系統，重點設計了DSP最小系統、溫度監測單元和超溫報警單元。監測系統具有結構簡單、穩定性能高和實時性好等優點，為煤礦井下高壓接線盒狀態監測與評估技術的發展奠定基礎。

參 考 文 獻

[1] 國家安全監管總局 國家煤礦安監局.關于進一步加強煤礦安全監管監察工作的通知.〔2012〕130號；

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然而，大量火災事故的調查資料顯示，普通電纜在火災中往往充當了“幫兇”的角色。理由如下：一是電纜在過載、短路或局部過熱等故障狀態及外熱作用下，自身就可引發火災；二是電纜在建筑物內往往大量成束敷設，一旦發生火災，就會助長災情的擴張和蔓延；三是消防設備的配線電纜一旦發生火災，消防設備就會全面癱瘓，形同虛設，起不到滅火救災的作用；四是電纜火災會產生大量的煙霧和有毒氣體，影響人員逃生，造成人員窒息、中毒，甚至死亡。

目前，市場上已推出阻燃、耐火、無鹵、低煙等有機絕緣電纜新產品和礦物絕緣電纜，用以提高電纜的運行安全性，在此，簡單介紹一下各種電纜的性能及價格比較。

1礦物絕緣電纜的結構

礦物絕緣電纜是用礦物作為絕緣材料的電纜，通常由以下部分組成：

銅導體，熔點1083℃。

高純度氧化鎂礦物粉緊密壓實為絕緣層，熔點2800℃。

無縫連續的銅管為護套，熔點1083℃。

礦物絕緣電纜的附件，全部由無機物組成，填充材料由最先進的耐火耐高溫材料組成，在1000℃高溫也能正常使用。

由此可見，礦物絕緣電纜完全由無機材料組成，不含有機材料。

2礦物絕緣電纜的主要特性

2.1防火、防爆、防水、防腐

2.1.1由于電纜的組成材料都是無機物，從根本上決定了電纜不可能燃燒或助燃。另外，由于電纜的機械強度高，在火災時能夠承受消防水或空中墜物的沖擊而正常運行，因此是真正的防火電纜，為消防線路、重要線路提供了可靠保證。

2.1.2由于電纜是完全實心結構，可經受巨大的外界沖擊力，并可阻止蒸汽、氣體和火焰進入與電纜連接的電氣設備，因此在化工和易燃易爆環境中可杜絕由電纜引起的連鎖性爆炸。

2.1.3由于電纜具有全封閉金屬護套，可阻止任何水、油或潮氣的滲透。

2.1.4由于電纜的銅護套本身具有較高的耐腐蝕性能，在多數情況下它不需要采取任何附加的保護措施，特別適合化學腐蝕環境和埋地敷設的需要。而在某些對銅護套有腐蝕作用的特殊場合下敷設時，應外加有機材料護套。

2.1.5無煙無毒

電纜完全由無機材料組成，從源頭上消除了產生煙霧和毒氣的可能，增加了火災時人們逃生的希望，特別適合地下建筑和人員聚集場所使用。

2.1.6耐高溫

電纜可在250℃高溫下連續正常工作，在接近銅的熔點1083℃下短時工作，而氧化鎂絕緣材料此時不會發生任何性質的變化。該特性適合在冶金及其它高溫環境中使用。

3礦物絕緣電纜的經濟性

3.1載流量大

3.1.1氧化鎂絕緣材料的導熱系數遠大于有機絕緣材料，散熱好。因此對于相同截面的電纜而言，礦物絕緣電纜能比有機絕緣電纜輸送更大的電流。

3.1.2由于電纜的耐高溫性能，發熱溫度對電纜質量影響甚小，因此可以耐受相當大的過載。

3.1.3由于國家新高規及新建規的規范對消防線路的規定：阻燃、耐火等有機絕緣電纜明敷設時必須穿帶有防護措施的金屬管或封閉橋架，而礦物絕緣電纜可以直接明敷設，因此可以比有機絕緣電纜考慮更少的降容系數，自然降低了截面要求。

3.1.4使用壽命長

有機絕緣電纜的絕緣層和護套層所采用的有機材料在長期帶載運行情況下會老化，在過載運行情況下會加速老化，減少使用壽命，因此需要定期檢修和更換。而礦物絕緣電纜由無機材料組成，其固有特性不存在老化問題，無需維護和更換，保證了該電纜具有穩定性和長壽命，在正常使用情況下，可使用百年以上。

3.1.5降低工程造價

3.1.6電纜的無縫連續銅護套可起到接地導線的作用，提供極好的低接地電阻，因此可比其他電纜節約一根接地導線。

3.1.7阻燃、耐火等有機絕緣電纜明敷設時必須穿帶有防護措施的金屬管或電纜橋架，而礦物絕緣電纜可以直接明敷設，相比之下省卻了金屬管或電纜橋架，因此一方面節省工程材料，另一方面減少了線路敷設所占用的空間。

4、礦物絕緣和其他電纜的比較

4.1阻燃電纜：在普通塑料中添加阻燃劑，阻止火焰燃燒，即一旦撤離火種，塑料不繼續向前燃燒，阻燃性能標準是燒40-20min鐘后，炭化高度低于2.5米。

4.1.1阻燃電纜產品目前還沒有國家標準，國家對該產品的考核僅僅是考核電纜的阻燃特性，目前阻燃電纜的特性標準執行的是國際標準EC332-1、2以及國家標準GB12666.5-90。

4.1.2阻燃電纜能阻止火災蔓延和控制火災損失。但它不是不延燃電纜，沒有改善電纜抗失效能力。

4.2耐火電纜：在規定的溫度和時間的火焰燃燒下，仍能保持線路完整性的電纜。

4.2.1耐火電纜目前還沒有國家標準，國家對該產品的考核僅僅是考核電纜的耐火特性，目前我國最高的耐火標準是GB12666.6-90，即在950℃溫度下燃燒，電纜保持通電90min。。

4.2.2耐火電纜和普通電纜相比，它徹底改善了電纜抗失效能力，但它不一定阻燃。所以可能會自身引發火災。

4.3低煙無鹵耐火電纜:材料不含鹵素，燃燒時產生的煙塵較少，并且具有阻止或延緩火焰蔓延、可保持線路完整性的電纜。

4.3.1低煙無鹵耐火電纜目前也是執行的特性標準,沒有國家標準,我國和國際電工委員會評價該電纜的標準有:煙霧特性：GB12666.7-90、IEC1034，鹵素含量的測定：IEC754，耐火特性：GB12666.6

4.3.2、低煙無鹵耐火電纜燃燒時產生的煙霧和毒氣很少，也可以在90min鐘內保持線路的完整性。但低煙無鹵電纜還是會產生煙霧和鹵素，特別是成束敷設時，會生產很多的鹵素和煙霧，所以它不是真正意義上的安全電纜,并不代表絕對安全。

4.4礦物絕緣電纜

4.4.1、礦物絕緣電纜的產品標準是GB13033-91,它的特性除通過GB12666.6檢測950℃保持90min外,還符合國際上耐火電纜特性最高的標準BS6387,即在950℃下可以保持3小時,同時可以經受火災中碰淋水和重物墜落沖擊.

4.4.2、由于礦物絕緣電纜是由無機材料組成,所以他不會自身不引發火災。

4.4.3、礦物絕緣電纜可以明敷設

5、價格比較

•耐火交聯電纜NH-YJV(B)--------------------1.0

•礦物絕緣電纜------------------------------------1.06

•無鹵低煙阻燃耐火電線電纜------------------1.10

•母線槽---------------------------------------------1.30

說明:如果耐火交聯電纜是100元,礦物絕緣電纜售價是106元,無鹵低煙阻燃耐火電纜是110元

6礦物絕緣電纜的適用性

6.1必然性

由于國家新高規及新建規的規范對消防線路的規定（以下簡稱《規程》）已明確規定了礦物絕緣電纜的概念、特性及應用場所，要求“在外部火勢作用下，需保持線路完整性、維持通電的場所，其線路應采用耐火電線電纜或礦物絕緣電纜”。

6.1.1用于重要的木結構公共建筑的電源主干線路應采用礦物絕緣電纜。

6.1.2用于特級、一級場所中的特別重要負荷的電源主干線路宜采用礦物絕緣電纜。

6.1.3由變配電所（或總配電室）引至消防設備的電源主干線路應采用阻燃耐火電纜或礦物絕緣電纜，但在特級、一級場所宜采用礦物絕緣電纜。

6.1.4消防配電線路的電纜采用支架或沿墻明敷設時，應采用礦物絕緣電纜。

6.2可行性

6.2.1歷經考驗，礦物絕緣電纜已是成熟的電纜。由于它的先進性和市場需求，該電纜1990年被列為國家級重點新產品，1991年被原機電部列為第二十六批替代進口產品。

6.2.2國家標準圖集99D101-6《礦物絕緣電纜敷設》中，圖文并茂，詳盡地表述了電纜的各種敷設方式、敷設要求和施工注意事項，介紹了電纜終端和中間聯接器等附件的選用。圖集的實行保證了礦物絕緣電纜在實際安裝施工中的正確性和普及性。

6.3經濟性

在建筑物中為達到線路同樣安全的保護等級,對于不同的電纜采取不同的保護方式.例如,為保證重要線路達到60min的有效供電時間,一般有三種方式

6.3.1新的高層建筑防火設計規范和新的建筑防火設計規范的已相繼出臺,規范中規定礦物絕緣電纜可以直接明敷,無需保護.

6.3.2耐火類電纜在穿管或封閉的橋架中敷設,外涂防火涂料

6.3.3阻燃電纜穿管在非燃體內敷設,且保護層厚度不小于3cm.

因此，比較各種電纜使用的經濟性必須從總體的綜合造價（含電纜本體價、安裝附件價、線糟、安裝人工費）進行分析，據資料分析，大型建設項目礦物絕緣電纜與耐火電纜的綜合造價比較,使用礦物絕緣電纜的造價是使用耐火電纜的97.59%。

6.4美觀性：礦物絕緣電纜明敷設后的美觀性一直受到大家的關注.從理論上來說,由于礦物絕緣電纜柔軟性很好,電纜敷設能做到橫平豎直,但實際上由于各個工廠的產品退火工藝不一樣,以及施工人員的安裝技術方法不一樣,所以真正能做到電纜明敷設后橫平豎直的,也只有一些專業化工廠及專業安裝隊伍能做到,因此為解決礦物絕緣電纜美觀性,常采用以下幾種:

6.4.1可以在電纜外護套上增加一層塑料護套.如在停車場、地下車庫等采用的都是帶護套的礦物絕緣電纜,美觀性很好.

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電動鏟運車是礦山工作的重要設備，其工作的動力是異步電動機，供電設備為拖拽三相電纜，電動鏟運車是能夠實現雙向行駛的，電纜一端纏繞馬達驅動卷筒，另外一端固定，在后退時，液壓油會進入到濾油器中，液壓泵壓力就會影響單向閥到液壓馬達，將電纜纏繞于卷筒上。在鏟運機前進的過程中，液壓馬達具有液壓泵功能，可以看出，礦用電動鏟運機的運行是十分復雜的，為了提升設備運行的穩定性，必須要做好設計工作。

1.開展礦用電動鏟運機設計的意義

設計工作直接影響著礦用電動鏟運機的運行成效，若電動鏟運機可以像無軌電車一樣，那么不僅能夠減少其電纜的損耗，也可以有效增加運輸距離，更重要的是，通過對電動鏟運機的設計過程進行不斷的進行完善和優化，還能夠讓卷纜機構變得越來越簡單，提升電動鏟運車的運行效果。如果可以采取科學有效的方式增加電桿長度，就可以保障電動鏟運機不僅能夠在架空電線下進行運行，也可以偏離導線來裝運材料，這樣，即使卷道延伸長度較小，只要延長電源線也可以滿足工作需求，由此可見，做好礦用電動鏟運機的設計工作，在會節約成本的同時，也能夠直接影響生產效率。

2.礦用電動鏟運機設計要求

2.1優化集電桿滑塊功率

以滑線式礦用電動鏟運車為例，此類鏟運車的運行與無軌電車類似，是統一由架空導線進行供電的，電桿滑塊能夠將電能輸送都鏟運機之中，此時，電動鏟運機即可正常的開展工作，在電動鏟運機運行的過程中，電桿滑塊會進行同步滑動，為了保障系統運行的穩定性，必須要為滑塊提供足夠的電能。

無軌電車是保障礦用電動鏟運車正常運行的前提條件，無軌電車是采用雙線直流方式進行供電，在傳統模式下，供電方式為直流無極調速方式，在科技水平的發展之下，逐漸轉化為交流變頻調速方式。就目前來看，其額定供電電壓是600V，最大傳遞功率為130kW，最為常見的礦用電動鏟運機為380V鼠籠式異步電動機，對于此類電動機，使用9700型電車滑塊即可滿足需求。

2.2雙向行駛集電裝置的設計

電動鏟運機運行的范圍較大，考慮到這一需求，集電桿就需要滿足柔性需求，并將其纏繞在卷筒上，目前，柔性集電桿可以使用GBl2972.5移動電纜，在采用三相交流電之后，電流是由電源正極來進行提供，如果使用的是440V電流，就會轉化為三相380V電流，此時，電源直流電流計算方法如下：

在上式之中， 為系統運行的額定電流， 為直流電源正極電流，T是系統的交流電周期。

為了保障鏟運車可以滿足掉頭行駛需求，涵蓋到更大的工作面，必須要合理設計電纜長度，電纜長度以大于車身長度的三倍為宜，電纜卷筒應該與車身縱軸線相對稱。為了給后續的安裝工作奠定好堅實的基礎，需要科學的使用液壓馬達與減速器，液壓馬達的回路相對簡單，只有系統壓力就能夠滿足系統運行需求。此外，還要注意到，無論是處于逆向行駛還是前進的狀態，都必須要保證卷筒的卷纜力，保障電纜運行的安全性。

2.3集電滑塊結構設計方式

為了提升滑塊結構的抗拉性，需要在空導之間設置好導軌，滾輪共計6個，滾輪支承需要使用密封性軸承，電纜則需要使用彈性卡頭進行固定處理，球面軸承則使用螺栓進行緊固，擺動角控制在30。即可，同時，為了防止礦用電動機的運行過程中卷筒拉力影響電纜，需要在卡頭中設計圓弧形倒角。為了保障架空導線可以與集電滑塊更好的接觸，需要在兩者之間留出一定的壓力，并設置好雙扭彈簧。

2.4礦用電動鏟運機掉頭運行設計方式

礦用電動鏟運機是需要雙向運行的，此外，在工作的過程中也常常需要調頭，這樣才能夠適應卸料、鏟運以及裝車的具體要求。同時，為了提升安裝的成效，需要將導軌與導線設置在同一平面中，還可以將專用調頭盲道應用在礦用電動鏟運機之中。目前，專用的調頭巷道有兩種類型，即Y形與T形，前者在巷道中呈現出一種120。折線形，折線與盲道之間的巷道夾角也為120。，考慮到這一因素，對于Y形調頭巷道，僅僅只要安裝架空導線即可滿足需求，在鏟運機調頭的過程中，滑塊會停留在巷道之中，在柔性電桿的影響下，鏟運車會進入到調頭盲道，再轉向就可以滿足調頭需求。T型調頭盲道是一種典型的直線型巷道，盲道與行駛巷道之間是一種垂直關系，在T型調頭盲道之中，礦用電動鏟運機需要在調頭巷道中完成調頭，這就需要順利的完成兩個直角專向，其轉向角度相對較小，可以看出，礦用電動鏟運機在Y型調頭巷道中更容易完成轉向，因此，在設計的過程中，需要科學的考慮到調頭巷道的問題。

3.結語

總而言之，礦用電動鏟運機是礦山工作的重要設備，該種設備是采用直流供電的方式，軟集電桿能夠提升電動鏟運機的行駛安全性，也可以有效擴展鏟運機的運行范圍，在設計的過程中，需要設置調頭巷道，保障礦用電動鏟運機可以正常的調頭行駛，提升鏟運機的綜合性能。除此之外，礦用電動鏟運機對于路面質量、巷道頂面、導線鋪設技術、導軌鋪設技術的要求相對較高，這就給設計工作帶來一些難度。電動鏟運機會受到導軌與架空導線因素的影響，由于導軌與導線在巷道的頂部位置，這也增加了維修工作與維護工作的難度，考慮到種種因素，在對礦用電動鏟運機進行設計的過程中，需要綜合考慮到各個方面的因素，優化設計結果。

參考文獻

Ell鄭金，微型電動鏟運機的設計[J]，礦山機械，2007年09期

[2]常留學.電動鏟運機動力傳動系統合理匹配研究[D].蘭州理工大學2012

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關鍵詞：爆炸性環境；礦用電機；保護裝置

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A

1.背景技術

現有礦用電機保護技術是依靠可編程控制器、電流傳感器、溫度傳感器、漏電流傳感器以及模擬量變送器等裝置構成的硬件電路，通過電流傳感器、溫度傳感器輸出模擬量信號，將模擬量信號送至模擬量變送器，再由變送器變為可被可編程控制器識別的標準信號，然后傳給可編程控制器進行控制輸出觸點，從而控制電機停止。

現有的技術有幾個不利的因素：

①增加了可編程控制器的控制點數造成經濟成本的增加。

②由于煤礦掘進機的電控箱體積受整機的限制，只能做得很小，所以增加的可編程控制器的模塊（因體積是固定的）會造成電控箱內空間的壓縮不利于其他電器元件的安裝。

③由于模擬量變送器和傳感器之間的距離有要求，距離大了會造成信號的干擾產生失真現象，從而對可編程控制器的安裝位置也會造成限制。

2.結構

該電機保護裝置外殼采用整體注塑形式，在滿足《GB 3836.4-2010爆炸性環境第4部分：由本質安全型“i”保護的設備》標準的沖擊要求的情況下，整體質量相比鋼板焊接形式大大降低。提供4個同規格的電纜引入裝置，電纜引入裝置采用航空插頭形式，可以快速完成電纜插拔工作。有一個報警故障顯示窗，采用鋼化玻璃防護。外殼整體的防護等級可達到IP65。內部為一塊電路板集成，固定在底板并采用澆封形式，抗震和散熱性能良好。可以固定到礦用電機上且不需要加裝減震裝置。

3.系統原理

該電機保護裝置集成了電流傳感器、信號變送器、漏電流檢測等元器件的功能，可以獨立完成電流、電壓、線圈的對地電阻、線圈的繞組溫度信號的采集。由PIC16系列單片機、放大和濾波電路、光電耦合電路、MAX7219系列數碼管顯示電路等電子電路組成，系統原理框圖如圖1所示。

該電機保護裝置通過接線將電機的電流信號、溫度信號、電壓信號、對地阻值采集到電機保護裝置中，濾波、放大、數模轉換電路將采集到的信號處理成PIC單片機可以接受的標準二進制信號，而當采集到的信號出現如下情況時，PIC單片機會輸出一個數字量的信號，通過光電耦合電路隔離后控制中間繼電器的線圈，進而切斷電機的供電電源：當電機的實際電流達到電機額定電流的1.5倍、3倍、6倍、8倍時，分別執行延時20min、4min、5s、0.4s后；當電機的溫度開關動作或者預埋PT100電阻值達到158Ω（即：電機溫度150°）時；當電機的實際電壓超出85%～115%額定電壓時；當電機啟動線圈繞組對地電阻值小于22kΩ時。電機因上述故障被切斷電源后，在電機保護裝置數碼顯示窗可以看到顯示的故障代碼，通過故障代碼可以得知電機發生的故障，并且該故障可具有鎖定功能，必須通過控制按鈕復位后才能進行下次電機啟動操作。

4.應用原理

該電機保護裝置的應用原理如圖2所示。將該電機保護裝置固定在電機上或電機附近具有固定空間的位置，將用于采集電流、電壓、溫度和對地電阻的電纜分別接到電機的相應位置上，保護裝置的輸出端接到中間繼電器線圈上，電源端接到本安電源上。

在每次啟動電機之前，保護裝置都會先檢測電機繞組的對地電阻值，對地電阻值大于22kΩ時，保護裝置將運行電機啟動，否則將禁止電機啟動并鎖定故障。在電機啟動后，保護裝置將斷開對地電阻檢測電纜，并對電機運行過程中的電流、電壓和溫度信號進行檢測，如無故障則每隔2小時保存一次所檢測到的數據，如出現故障則切斷電機電源并鎖定故障。

該電機保護裝置必須放在電機上或電機附近，是因為采集信號的電纜離采集源越遠采集到的信號越容易失真，這在控制過程中是不允許的。

結語

與已有技術相比，該裝置的優點在于結構簡單，效果顯著，成本低廉，工作穩定、可靠。應用在保護礦用電機上可有效的節約成本、提高系統的穩定性、使電氣安裝更具有靈活性。

參考文獻

[1]江和. PIC16系列單片機C程序設計與PROTEUS仿真[M].北京：北京航空航天大學出版社，2010.

[2]謝峰然. PIC單片機原理及程序設計[M].北京：清華大學出版社，2013.

[3]丁鎮生.電子電路設計與應用手冊[M].北京：電子工業出版社，2013.

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關鍵詞:礦用電力機車;電源;電磁干擾;抑制措施;

前言

由于鋰離子蓄電池技術的成熟，能量密度和使用安全性的提高，在很多行業都得到廣泛應用，隨著鉛酸電池在煤礦的停止使用，在礦業領域以鋰離子蓄電池為動力的機車也成為礦用機車發展的唯一方向。隨著2012年5月相關標準的頒布，部分產品在煤礦的實際應用中發現礦用電動車和車載設備都存在比較嚴重電磁干擾。而鋰離子蓄電池本身在使用過程中存在爆炸、自燃等風險需要電池管理系統對鋰離子蓄電池進行實時管控，因此提高礦用車載鋰離子蓄電池電源和與之關聯的動力裝置的整體抗電磁干擾能力，對煤礦井下安全生產具有極為重要的意義［1－2］。本文針對在煤礦井下電磁環境復雜條件下，為礦用動力機車電動力系統可靠運行，采取相應的改進措施。

1礦用動力機車電動力系統組成

礦用機車動力系統主要包括:鋰離子蓄電池組、集成發動機啟動器、發動機、礦用電池管理系統(BMS)，直流開關電源(DC－DC)，如圖1所示。電力機車用開關電源本身就是一個大的電磁干擾源，同時煤礦井下環境相對封閉，也充滿了各種高壓電氣設備和變頻器設備，各種輻射的疊加，造成了較為復雜的電磁環境。通過對礦用電力機車的一種———無軌膠輪車各部件單獨工作狀態的測試分析發現，開關電源和驅動電機為環境的主要干擾源，而電池管理系統主要負責整個系統的動力和對電池的安全管理，是最需要進行電磁保護的模塊［3－4］。

2井下電磁干擾分析

2.1開關電源的干擾機理

礦用電力無軌膠輪車開關電源的主要干擾方式為:高頻電流回路中容易產生極大的di/(dt)，形成浪涌電流，誘發磁場輻射源對空間形成磁場輻射;各級電壓變化的節點，特別在車輛啟停和突然加速階段會產生極高的du/(dt)，整個電路中以傳導的方式對電池管理系統造成干擾并對周圍環境進行輻射干擾［5］。

2.2發動機控制器

發動機控制器采用的是脈沖寬度調制方式對礦用電力無軌膠輪車發動機進行控制，同開關電源啟動一樣會產生很大的高頻脈沖信號，其具有很大的du/(dt)。當邏輯電路給驅動電機提供一個高電平的控制信號時，半導體材料開關的集電極和發射極電壓近似為0，即當邏輯電路給驅動電壓提供一個低電平的控制信號時，半導體材料開關的集電極和發射極電壓近似為Ud，當發動機控制器不斷動作，必然會伴隨一個瞬時的上升和下降時間，集電極和發射極之間就會形成一個近似梯形的脈沖電壓，如圖2所示，梯形波電壓幅值越大即集電極和發射極之間幅頻特性的幅值越大，當控制器件產生較大的du/(dt)時，通過電纜中的寄生電容產生共模干擾電流，ic(t)=Cdudt該共模干擾產生電磁干擾在頻率一般分布在幾千赫茲到約三十兆赫茲之間。

2.3發動機

目前礦用電力無軌膠輪車的主要動力為ISG電機，該種電機的電流幅值和頻率隨著路況、車速以及輸出功率頻繁變化，其電機轉速與三向電流頻率之間的關系為:(1)P為ISG電機對數，通常電機對數為4;礦用電力無軌膠輪車啟動階段電機轉速約為700～900r/min，在機車不同工況行駛階段電機轉速約為900～3500r/min，其中任一相電流A的表達式為:f(t)=f(t+kT)(2)傅里葉級數展開為:式中第一項為直流分量，第二項以后為基波分量和其他高次諧波。隨著工況及車載電源的不同，礦用電動機車電源輸入端的電流通常在60A～200A之間變化，頻率范圍在45～200Hz之間，同時根據式(3)諧波電流的幅值隨諧波次數疊加而快速減小，因此6次以后的諧波對周圍電磁輻射可基本忽略，所以礦用電動機車發動機及相應的動力電纜上產生的主要是低頻電磁干擾［6］。

3電磁干擾解決方案

各種可能產生電磁場的設備對周圍形成的干擾都需要具備三個要素:干擾源、干擾傳播路徑和易擾的敏感設備，這三個要素任何一個要素得到抑制，整個電磁兼容效果都會得到改善。由于煤礦井下生產特殊環境的限制，在相對狹小封閉的空間內有大量的高壓電氣和變頻器設備并且在現有技術水平下不會有太大改變，所以只能接受外部干擾源的客觀存在，而解決干擾的方式就是通過結構、材料、電氣電路等的改進削弱干擾的傳播途徑和加強對敏感設備的保護，同時抑制自身內部的干擾源的產生。(1)優化傳播途徑中的干擾，首先改進屏蔽體結構，在裝配面涂導電膠并編制金屬絲線增加對干擾源的屏蔽能力;通過設計多個穿腔端子的方式使普通信號和相對高頻信號通過不同的穿腔端子實現各隔爆腔之間的通訊，并配置屏蔽電纜增加接地點，使信號間相互隔離，該種方法可以較好的解決礦用電動機車發動機所產生的低頻干擾。(2)增強易擾敏感設備的抗干擾能力，在各個易擾敏感模塊的電源端并入適量的電容，旁路開關電源和電機啟動帶來的高頻干擾，必要時加入電源濾波模塊隔離輸出的干擾信號。

4結論

經過對已取得煤礦安標的礦用電力無軌膠輪車整體電控系統電磁兼容性重新設計，礦用電力無軌膠輪車電控系統的工作穩定性，電源管理系統的抗干擾能力和發動機等動力模塊的干擾抑制能力得到有效的提高。針對在礦用井下環境礦用電力無軌膠輪車的試驗和數據分析，為豐富提高礦用電力機車的電磁兼容性優化設計，進一步完善行業檢驗方法的起草、檢驗有效性閥值的選取提供理論依據、行業標準的制定提供理論依據。

參考文獻

［1］李博．礦用車載型鋰離子電源管理系統設計［J］．金屬礦山，2012.455(5):134－138．

［2］李博．煤礦井下備用電源網絡化電池管理系統研究［J］．自動化與儀器儀表，2012(6):42－45．

［3］石晶，李運杰，程浩．動力電池組均衡充電的研究［J］．遼寧工業大學學報(自然版)，2013(4):96－99．

［4］陳特放，劉騫等．電力機車用110V大功率高頻開關電源電磁兼容性［J］．中國鐵道科學，2005.26(3):100－105．

［5］李和明，張麗霞，顏湘武，等．動力蓄電池組測試系統中雙向直流濾波器設計［J］．中國電機工程學報，2009，29(9):1－7．

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【關鍵詞】 通風機 在線監測 安全生產

1 引言

礦用通風機在煤礦安全生產中起著舉足輕重的作用，其工作性能狀況直接關系到礦井下工作人員的人身安全和煤礦企業的生產經濟效益。通風機作為“礦井肺臟”主要作用是沖淡、排除井下有毒氣體和粉塵，提供足夠的新鮮空氣，保證不發生瓦斯毒、窒息死亡，維持井下作業人員的正常呼吸。此外，礦用通風機還可保持井下空氣的清潔度，防止瓦斯和煤塵的爆炸改善井下作業人員的工作環境。礦用通風機系統運行一旦出現意外狀況，將會對井下工作人員的人身安全和正常的煤礦生產造成巨大的威脅。為保障通風機的安全運行，結合最新的傳感器技術、軟件技術和控制理論，為通風機量身打造了一套專門的在線自動化監控系統——KJF600礦用通風機在線自動化監控系統。

2 系統設計要求

（1）系統組成。系統主要由主機、UPS電源、避雷器、信息傳輸接口、礦用隔爆兼本安不間斷電源、煤礦用負壓傳感器、風門開關傳感器、煤礦甲烷傳感器、煤礦用風速傳感器、煤礦用設備開停傳感器 、電纜、打印機和其他必要設備組成。（2）硬件。中心站采用現在主流技術的通用產品，滿足可靠性、可維護性、開放性和可擴展性等要求。（3）主機。地面中心站主機采用工控機。根據煤礦通風機的供電電壓，利用現場綜合啟動柜中的電壓互感器引出被測電壓信號，連接到安裝在KJF-600通風機在線監測裝置內部的電壓變送器上。（4）振動監測。將振動傳感器底座用電焊機焊接在風機外壁上，按照振動傳感器的敏感方向安裝在底座上，傳感器輸出的電信號輸入KJF-600通風機在線監測裝置。（5）溫度參數監測。根據煤礦不同通風機已經在軸承和電機繞組上預埋測溫元件。選擇不同的溫度變送器型號和數量。但是要求用戶必須要有預埋測溫元件；測量范圍確定：為了適應主、備用風機溫度監測需要，測溫范圍確定在-50℃～150℃；溫度采集模塊。根據預埋測溫元件的不同，選擇溫度采集模塊，要求高精度、低漂移帶有激勵電壓源驅動電橋的4～20mA變送器，變送器具有非線性補償，提高測量精度。變送器的輸入、輸出均用二線連接。溫度變送器箱可以接入8組溫度傳感器，輸出8路4～20mA電流信號至溫度監測柜。（6）風排甲烷濃度監測。通過連續監測主通風機排出風流中的甲烷濃度可以推算出礦井瓦斯涌出量（在無瓦斯抽放系統礦井）。瓦斯濃度測定采用取樣監測方法，在通風機出風口擴散器上安裝取樣管，用橡膠引壓管將通風機出風筒中的瓦斯引到甲烷傳感器中的催化元件探頭上。（7）風機運行狀態監測。運行狀態監測包括主通風機設備開停、對旋風機兩臺電動機旋轉方向監測、反風狀態監測、風硐風門狀態監測等。通風機開停監測：開停傳感器選用GKT-L煤礦用設備開停狀態傳感器2臺，分別非電接觸卡在主、備用通風機的高壓電纜上，通過監測電纜電流，確定設備開停；（8）傳輸介質。MHYV傳輸電纜導線截面積為1.5mm2，電纜參數：分布電阻：12.8Ω/km，分布電容：0.06μF/km，分布電感：0.8mH/km，電纜應有安標證并在有效期內。（9）接地措施。系統應有單獨接地，不允許與其它系統共地。地面中心站設備的外殼和通訊電纜的屏蔽層應接到安全保護地，接地電阻不應大于4Ω。系統通訊電纜干線的屏蔽層僅允許在地面中心站機房或井口一處可靠接屏蔽地上，決不允許多點接地。（10）軟件。使用Windows 2003操作系統，數據庫：SQL Server2005，監控軟件：KJ628礦井水文監測系統，可靠性高、開放性好、易操作、易維護、安全、成熟。軟件有詳細的漢字說明和漢字操作指南。

3 基本功能

（1）數據采集、顯示。系統具有對礦井總負壓；通風機風量；通風機供電電壓；通風機電流；通風機供電電壓；通風機功率；主、備通風機電機繞組溫度、軸承溫度；礦井風排瓦斯濃度；通風機開、停狀態等數據的采集、顯示及報警功能。（2）存儲和查詢系統具有以地點和名稱為索引的存儲和查詢功能。存儲記錄：即時將模擬量等存儲在磁盤等存儲介質上；查詢：根據輸入的被查詢量和查詢時間，將查詢期間內被查詢量顯示或打印。（3）顯示及打印。系統中心站能顯示和打印：各被測量的瞬時值和歷史記錄顯示；分站巡檢及傳輸系統故障狀態顯示；實時時鐘顯示；數據報表顯示及打印；模擬量歷史曲線顯示；設備布置圖顯示。（4）人機對話。系統能用菜單式人機對話方式完成各種功能的操作。（5）設置。在各種顯示模式下都有主菜單顯示，主菜單包括：系統管理、基礎信息、實時在線、數據查詢、數據曲線、數據管理、系統幫助等主要功能按鈕。（6）快捷方式。在主界面模式下，均可直接進入系統設置、有線監控、站點管理、退出系統等方式。（7）自診斷。系統應具備自診斷功能，當系統中分站等設備發生故障時，分站顏色發生變化報警并記錄故障時刻和故障設備，以供查詢及打印。（8）數據備份。系統具有數據手動備份功能，采用人工進行進行數據備份。（9）模擬量曲線顯示。將模擬量監測值隨時間變化的狀況用帶坐標和實時值的曲線直觀地顯示出來。在主界面左邊表明監測儀或傳感器所屬礦井、所測站點名稱與類別，點擊界面左邊的站點，則右邊自動出現相應的站點曲線圖：點擊站點時，坐標的縱軸為水位值或流量值，橫軸為時間；為便于讀值，設置工具條，點擊工具欄中各種工具，則可以對圖進行放大、縮小、左移、右移、上移，下移、復原的相應操作。

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【關鍵詞】電纜；故障處理；電氣設備

電纜是工礦企業重要的電氣材料，由于電纜使用于各種機電設備的應用環境和場合，一些工廠、煤礦的作業環境不利，加之一些客觀的和人為的原因電纜故障時有發生，這就需要及時進行科學有效的處理。

1、電纜的一般故障與處理方法

1.1電纜短路故障

電纜相間短路電纜放炮，是煤礦井下電纜網絡可能出現的故障之一。統計表明，愷裝電纜故障較多，橡套電纜較少。愷裝電纜發生電纜短路故障主要有以下原因：

（1）制作電纜頭，由于三叉處絕緣受傷或絕緣處理不當，工藝不質量不合格，一般在電纜頭的三叉出現放炮短路事故。

為避免此類事故出現，制作電纜頭，一定要遵守電纜頭制作的工藝要求，尤其要處理好三叉口的絕緣，不可讓潮氣進入，破壞絕緣強度。

（2）電纜愷裝鋼帶裂口、鉛包裂紋，此處進潮氣，由于絕緣破壞而導致放炮短路事故。主要原因是在搬運或敷設時，電纜彎曲的半徑過小。為避免此種事故的出現，在搬運和敷設時，要尤其注意電纜的彎曲半徑不可過小。

（3）因冒頂、礦車掉道等碰撞、擠壓，使電纜放炮短路，若電纜敷設吊掛適當，就能防止此類事故的出現。

（4）較長時間庫存或不使用的電纜，電纜的兩個端頭未進行鉛封，在制作電纜頭時又未把已受潮的部分截掉或截掉的長度不夠，導致放炮短路。避免的措施是把庫存電纜長期不使用時，對兩頭實施鉛封；制作電纜頭，要截去一段電纜，長度為一至二米即可。橡套電纜，出現短路故障的原因是機械損傷，如：鎬刨、放炮崩、冒頂、撞、擠等可能導致相間短路使用時間過長，絕緣老化就是原因之一。若電纜吊掛按規定要求做，及時檢修電纜，防止事故出現。

（5）對愷裝電纜和橡套電纜導致電纜放炮的原因，還有由于電纜制造質量低劣、絕緣不夠或絕緣損壞造成。

1.2漏電故障

礦用電纜一相漏電接地，是井下低壓電纜網的故障之一。因電纜在潮濕環境中使用，或低壓動力電纜長時間浸泡在水中，可能出現絕緣電阻下降到危險值而漏電接地。電纜受機械損傷也會導致一相絕緣破壞，電纜與設備的連接頭毛刺與外殼相碰，線頭脫落接外殼，電纜熱補質量差等導致一相漏電接地。

1.3電纜斷線故障

電纜整根被打斷故障的原因是電纜被小絞車的鋼絲繩等刮住，或被刮板輸送機的鏈板等刮住硬拉斷。導致這些故障的原因多是違章作業、維護不當、選擇截面時機械強度不夠等。

1.4電纜著火

這種事故的原因是出現相同短路故障后，熔斷器、過電流繼電器等保護失靈，較大的短路電流出現的高溫點燃了橡套電纜的膠皮，導致火災、防范措施：是要進行電纜維護；加強過電流保護的管理；使用阻燃型電纜。

1.5橡套電纜龜裂

此類故障在煤礦井下低壓橡套電纜中也較常見，主要原因是因長期過負荷運行，導致絕緣老化，芯線絕緣與芯線粘連，可能出現相間短路事故。故障的原因除了電纜的型號和截面選擇不當、工程施工工藝質量不好、電纜質量有問題之外，一些故障都和電纜的管理、運行和維護有關。要對電纜的選用、敷設、吊掛等都應按《規程》相關規定進行。

2、電纜與電氣設備的連接應注意的問題

2.1低壓橡套電纜與電氣設備連接

（1）密封圈材質用硬度為45~55的橡膠制造，要根據規定進行老化處理。

（2）密封圈內徑與電纜外差不應大于1mm，密封圈外徑與裝密封圈的孔徑。配合的直徑要符合相關規定要求。

密封圈的寬度不可大于電纜外徑的0.7倍，而一定不小于10mm。密封圈無破損、不可割開使用。電纜與密封圈間不可包扎其他物體，確保密封良好。

（3）進線嘴連接緊固。接線后的緊固程度，大嘴以抽拉電纜不串動為合格，小嘴以一只手的五指使勁壓緊螺母旋進不超過半圈。壓盤式線嘴壓緊電纜后的壓扁量要小于電纜直徑的10%。

（4）電纜護套穿入進線嘴長度應為5mm~15mm。如電纜粗，穿不進去，應把穿入部分銼細，護套與密封圈結合部位不可銼細。

（5）電纜護套根據要求剝除后，線芯要截成一定長度，做好線頭后才可連接到接線柱上。接線要整齊、無毛刺，卡爪不壓絕緣膠皮或其他絕緣物，也不可壓住或接觸屏蔽層。地線長度應適當，松開接線嘴拉動電纜時，三相火線拉緊或松脫，地線不掉。

（6）在橡套電纜與各種插銷連接時，一定使插座連接在靠電源的一側。屏蔽電纜與電氣設備連接時，一定要剝除主芯線的屏蔽層，其剝除長度不可小于標準規定。

2.2高壓愷裝電纜與電氣設備連接

高壓愷裝電纜與電氣設備連接時，設備引入（出）線的終端頭用線鼻子或過渡接頭接線，連接堅固可靠，要根據規定制作電纜頭高壓隔爆開關接線盒引入愷裝電纜后，使用絕緣膠灌至電纜叉以上。

2.3電纜之間的連接

（1）不同型號電纜間不可直接連接，如紙絕緣電纜同橡套電纜或塑料電纜之間，要滿足要求的接線盒、連接器或母線盒才能連接。

（2）相同型號電纜間，要按不同型號電纜之間的連接方法進行連接，也可直接連接，但一定遵守以下規定：①紙絕緣電纜要使用符合要求的電纜接線盒連接，高壓紙絕緣電纜接線盒要灌注絕緣充填物。②橡套電纜的連接，包括絕緣、護套已損壞的橡套電纜的修補，要用硫化熱補或同熱補有同等效能的冷補或應急冷包。③塑料電纜連接，連接處的機械強度及電氣、防潮密封、老化等性能，要滿足該型礦用電纜的技術標準要求。④電纜芯線的連接要采用壓接或銀銅焊接，不可綁扎。連接后的接頭電阻應小于同長度線芯電阻的1.1倍，抗拉強度要大于原線芯的80％。⑤兩根電纜的愷裝、鉛包、屏蔽層和接地芯線均要有良好的電連接。⑥不同截面的橡套電纜不可直接連接，照明線上的分支接頭除外。

（3）屏蔽電纜間的連接時，一定要剝除主線芯的屏蔽層，其剝除長度為d 級絕緣材料的最小爬電距離的1.5~2倍。

2.4電纜接頭

（1）“雞爪子”。橡套電纜的連接不可用硫化熱補或同等效能的冷補者；通信、照明、信號、控制以及高低壓橡套電纜的連接不采用接線盒的接頭；愷裝電纜的連接不可采用接線盒和不灌注絕緣充填物或充填不嚴的接頭。

（2）“羊尾巴”。電纜的末端不接裝防爆電氣設備或防爆元件者為“羊尾巴”。電氣設備接線嘴2m內不合格接頭或明線破口者均屬“羊尾巴”。

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關鍵詞:煤礦井下供電系統;繼電保護;低壓供電系統;防爆電器安全

中圖分類號:TD611文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2010)04-0195-02

一、煤礦井下供電系統介紹

煤礦井下供電系統的優劣直接影響到電網的安全性、可靠性、合理性和經濟性。尤其隨著煤礦井下采掘機械化程度的提高,生產工作面不斷向前延伸、擴大, 給煤礦井下安全供電帶來了許多不利的影響。目前我國煤礦井下常見的供電電壓按《煤礦井下供電設計技術規定》,高壓有10kV和6kV,一般采用6kV,有10kV礦用變配電設備時,若經濟、技術合理,可采用10kV供電;低壓有1140V、660V和380V,就高產高效綜采工作面而言,若工作面供電電源引自采區變電所6000分段母線上,則工作面就存在6000V,3300V,1140V和660V等4個電壓等級。

隨著煤礦井下生產工作面的不斷向前延伸、擴大,高壓供電電纜及設備不斷深入末端,低壓系統一直向前延伸,星羅棋布的電網由變壓器、高低壓開關和磁力起動器相連,這些供電設備和電纜安全與否,直接關系著礦井的生產安全。由于煤礦井下環境條件的特殊性,在采掘過程中容易產生有爆炸危險的瓦斯(甲烷)和煤塵,并且由于電氣設備經常處于溫度濕度較高的狀態下,設備內部產生凝露現象比較普遍,霉菌現象也時有發生。據有關資料統計,在煤礦瓦斯、煤塵爆炸事故中,電火花引起的事故約占50%;在煤礦發生的觸電事故中,煤礦井下觸電死亡人數約占64%。可見對煤礦井下進行可靠、安全、經濟合理的供電,有助于提高產品質量,經濟效益及保證安全生產。為了確保安全和正常的生產,合理優化煤礦井下供電系統是十分重要的。

二、煤礦井下高壓供電系統

煤礦井下高壓供電線路已深入到各個采、掘負荷中心。其供電是否安全可靠,不僅影響產量,而且影響工程進度,因此煤礦井下高壓供電可靠運行在礦井供電中有很重要的地位。煤礦井下高壓供電可靠運行不僅與系統本身設計有關,還與組成系統每一組件的安全可靠性有關,因為構成煤礦井下高壓供電系統中各種設備只要一個出現故障,整個系統就會終止運行。因此不僅要關心系統本身的設計還要在設備易出故障的薄弱環節出現故障前進行預防、檢修、更換。一般煤礦井下高壓供電系統常出現的問題有以下幾種:

(一)高壓線路故障

由于煤礦井下環境的原因比較復雜,煤礦井下高壓供電系統中電纜線成為安全可靠性的薄弱的環節。首先,高壓鎧裝電纜外層鋼帶或鋼絲鎧裝層由于潮濕很容易銹蝕;其次,如果運輸大巷到采掘負荷中心對空間小,高壓電纜在巷道內運輸時就很容易刮破、擠壞,高壓屏蔽電纜也容易被扎,從而造成高壓停電事故;再次,高壓電纜長時間處于過載狀態,也很容易出現事故;最后,單相接地會使另兩相對地電壓升高,嚴重影響煤礦井下高壓供電系統的可靠性。

為了避免事故的發生,提高高壓線路的可靠性,在固定場所鋪設電纜時,應選擇聚氯乙烯絕緣電纜、聚氯乙烯絕緣鎧裝電纜、交聯聚乙烯電纜、交聯聚乙烯護套鋼絲鎧裝電纜或其它新型高絕緣電纜。并且在選用電纜時必須保證載流量滿足現有設備要求,并留有一定的富余系數。

(二)高壓防爆開關故障

雖然煤礦井下礦用一般型高壓防爆開關等都具有高壓漏電和絕緣監視保護功能,但由于變壓器高、低壓側腔體的蓋沒有有效的連鎖保護裝置,使得高壓開關與分立的變壓器、低壓饋電開關之間的保護不能形成有效的配合,致使高壓開關失去了應有的保護功能,因此會出現漏電、過流和短路等問題;另外,高壓負荷開關觸頭接觸不良,產生弧光或放電,與高壓負荷開關帶載停送移動變電站,也會導致高壓斷電事故。

為加強煤礦井下高壓防爆開關的安全可靠性,我們在選擇高壓開關時,其斷流容量不得小于變電所母線上的實際短路容量。對分立的供電變壓器,其高、低壓側腔體蓋都應設置連鎖開關,其接點串接在高壓開關的監視回路中,當變壓器高、低壓側腔體蓋開關前及高壓橡套電纜的監視線斷開時,高壓開關便能迅速跳閘。嚴格按照《煤礦安全規程》規定的標準,周期對高壓防爆開關有關部件進行耐壓試驗,避免擊穿“放炮”,引起短路故障。還要對高壓防爆開關進行維護、保養和檢修,對負荷變化了的高壓開關的保護裝置要及時重新進行計算和整定,并且定期檢修。

(三)繼電保護問題

目前,煤礦井下高壓供電系統中均為6kV/10kV系統。較多采用的是直流操作的定時限過電流保護和瞬時電流速斷保護,供電系統一般為單側電源輻射狀電網,其階段式電流保護原則為:從電源端至負荷端動作電流應從大至小逐級遞減,動作時間亦應從長到短逐級遞減;本級電流保護的動作電流必須大于下一級線路首端的最大短路電流。現行的整定原則為:地面6kV處設兩段式保護,A段速斷按保護本條線路電纜的50%進行整定,B段過流按躲過最大負荷電流進行整定,動作時限為0.95;中央變和采區變出線處A段按上一級速斷保護的0.9倍整定,B段按最大負荷電流整定;中央變進線處只設速斷保護,按上一級速斷保護的0.9倍進行整定;采區變進線處設兩段式保護,A段按上級速斷的0.9倍進行整定,B段按上級B段定值進行整定。

結合煤礦井下供電的特殊性可以看出,煤礦井下供電系統線路保護中存在的主要問題有:

1.煤礦井下供電系統是一個單側電源輻射狀電網,由于采區變電所距電源較遠,中間經過的開關級數較多,需要較長的時限和較大的定值配合,而電力部門對電源保護的時限和定值已經限定,無法更改,造成給定整定值過小,保護時限過短,保護無法配合。

2.煤礦采區變電所的整定原則是確定最遠端的負荷性質和大小,據計算結果整定供此處負荷的開關定值,然后逐級向采區變電所計算,根據所負荷中功率最大者確定過流保護定值,以最遠端的短路電流整定速斷保護。依向上逐級配合,速斷保護和過載保護的定值和時限從采區變電所向下逐級降低由于目前速斷保護整定值過小,一旦出現短路故障,必然是所有速斷保護同時作,使得繼電保護沒有選擇性,出現越級跳閘,擴大了停電故障影響范圍。

3.瞬時速斷的整定原則是先確定地面6kV處定值,依次向下按0.9倍整定。這種原則有明顯的缺陷:由于整定值過小,并且逐級減小,一旦出現短路故障,必然是所有速斷保護同時動作,使得保護的選擇性差,出現越級跳閘,從而擴大停電故障的影響范圍。

為了避免上述安全隱患,首先可在6kV至中央變下井線路中裝設電抗器,短路電流值從電源至負荷方向將在井上、煤礦井下有明顯的差距,從而有利于速斷保護動作電流的區分。其次可通過改進線路保護每段的整定原則和各級之間時限的配合兩個方面對煤礦供電系統繼電保護進行優化,以最大限度滿足煤礦井下供電特殊情況的要求。

三、煤礦井下低壓供電系統

隨著煤礦井下供電電壓等級的不斷提高,煤礦井下低壓供電系統的范圍也在不斷擴大。煤礦井下低壓供電系統采用中性點不接地方式,其優點是大大降低了電網接地電流和電容電流,提高了人身觸電安全性和供電設備的安全性。供電方式主要采用中央變電所設有主變壓器,總饋電開關向各分支開關饋電方式。但由于煤礦井下防爆電氣安全水平不高,電氣故障引起的電火引燃瓦斯煤塵爆炸事故時有發生,由此造成的傷亡人數呈逐年上升趨勢,給煤炭工業的社會聲譽和社會穩定造成了極大的負面影響。因此,提高煤礦井下低壓供電系統的安全可靠性,對提高煤礦井下供電的可靠性,具有十分重要的意義。一般煤礦井下低壓供電系統常出現的問題有以下幾種:

(一)局扇供電問題

煤礦井下低壓供電系統中,有些掘進工作面達不到《煤礦安全規程》規定的煤礦井下的局部扇風機供電必須滿足“三專”和“雙風機雙電源”的要求。一種情況是沒有采用專用電纜線路供電,一旦其中一臺風機供電線路出現故障,馬上影響到另一臺風機的供電,擴大了故障的影響范圍,給人身及礦井帶來了嚴重的安全隱患。還有一種情況就是生產用電與局扇用電為一趟線路,沒有分開,一旦生產供電線路出現故障,會直接影響到局扇的正常運轉,甚至影響整個礦井的井下供電系統。

為了避免上述安全隱患,局部通風機專用變壓器與備用電源必須分布在不同的母線上,備用電源的容量和開關整定必須滿足所帶局部通風機及其它負荷同時運行的需要,確保局部通風機正常運行;專用線路應采用裝有選擇性漏電保護裝置的供電線路;通風專用變壓器的低壓分支開關必須安裝低壓選漏,并按《煤礦安全規程》規定周期進行試驗,以減小漏電線路的影響。

(二)防爆電器安全問題

礦用隔爆型低壓防爆電器是煤礦井下必備的電器設備,采用防爆外殼、本質安全電路及各種保護裝置,這些安全措施對防止電火花引爆礦井瓦斯,保障人身安全起到了重要作用。但是由于產品設計存在著不完善性,防爆外殼的結構具有一定的局限性,使上述這些措施不能防止故障電火引起的瓦斯煤塵爆炸事故的發生。

為了避免上述問題的發生,對防爆電器開蓋進行檢查、維修以及更換負荷時,應遵守《煤礦安全規程》第445條規定的“煤礦井下不得帶電檢修、搬遷電氣設備”,即不允許帶電打開電器設備隔爆外殼。這就要求工作人員提高安全意識,克服防爆電器這一設計缺陷。

上面只談了些煤礦井下供電系統存在的一些主要問題。另外,制定完善健全的規章制度并認真執行,對于提高煤礦井下供電安全也具有十分重要的作用。總之,只有加大煤礦井下供電系統管理的力度,把煤礦井下供電系統中存在的問題及時、合理的解決,才能保證礦井具有質量高、更安全、更可靠的井下供電系統。

參考文獻

[1]白繼儒.煤礦井下供電可靠性探討[J].中州煤炭,2005,(3).

[2]楊發長.淺析煤礦井下低壓供電系統[J].科技情報開發與經濟,2007,(24).

[3]李曉光,張樹江,王子君.我國煤礦井下低壓供電系統可靠性分析與對策[J].煤礦安全,2007,(8).

[4]仇士弼,許博.煤礦井下供電的探討[J].煤礦設計,1997,(7).

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關鍵詞：變頻器 電磁兼容 煤礦 抗干擾

中圖分類號：TN7 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）03-0107-02

0 引言

近年來隨著微機控制技術和大功率電子元件的發展，交流電動機變頻調速技術以其高效率、高性能、易維護等特點得以迅速發展，交流變頻調速的各行業中應用越來越廣泛。在各種調速方式中，交流變頻調速技術已被國內外公認為是最理想、最有發展前途的一種調速方式了。我國煤礦井下特殊的工作環境和安全生產上的特殊要求，制約了變頻器在煤礦井下的推廣，隨著我國煤炭生產自動化程度的不斷提高，變頻器以其能實現大功率電機軟件啟動、多機聯動時功率平衡、節能等特點在煤礦井下，采、掘、運等設備采用變頻器越來越多。作為電力電子設備，其內部由電子器件、計算機芯片都組成，其輸入側和輸出側的電壓、電流含有高次諧波，運行即要防止外界干擾，又要防止它干擾外界，即所謂的電磁兼容性“EMC”。電磁兼容是變頻器在煤礦應用和推廣關鍵這一，也是礦用變頻調速傳動系統設計、應用必須面對的問題。

1 變頻器及EMC

電磁兼容性EMC（Electro Magnetic Compatibility），是指設備或系統在其電磁環境中符合要求運行并不對其環境中的任何設備產生無法忍受的電磁干擾的能力。因此，EMC包括兩個方面的要求：一方面是指設備在正常運行過程中對所在環境產生的電磁干擾不能超過一定的限值；另一方面是指器具對所在環境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度。

一般來說，電氣設備必須同時具有對高頻和低頻干擾的抑制能力。其中高頻干擾主要包括靜電放電、脈沖干擾和發射性頻率的電磁場等；而低頻干擾主要指電源電壓波動、欠壓和頻率不穩定等。通常變頻器能夠運行在一個可能存在著較高電磁干擾的工業環境中，它既是噪聲發射源，可能又是噪聲接受器。

1.1 變頻器所受的外部干擾

1.1.1 同網絡非線性負載對變頻器的干擾

同一移動變頻站供電網絡內存在容量較大采煤機、軟啟動等的晶閘管換流設備時，這些負荷工作時都可對電網中的電壓、電流產生畸變，使電網電壓出現凸凹，影響變頻器整流模塊正常工作。

1.1.2 變頻器受到來自井下電網的干擾

井下電網對變頻器干擾主要有過壓、欠壓、瞬時掉電、浪涌及尖峰電壓脈沖等。

1.1.3 補償電容器的投入和切出對變頻器的干擾

當煤礦井下變電所的供電線路采用集中電容補償的方法來提高功率因數時，在補償電容投入和切出的暫態過程中，供電線路電壓有可能出現很高的峰值。其過高的反向電壓有可能擊穿變頻器的整流二極管。

1.2 變頻器對外部的干擾

礦用變頻器為電壓源型，它的主電路如圖1所示。主電路由整流、平波、逆變三部分構成，其中整流和逆變工作時都會產生干擾。

變頻器的整流橋對電網來說是非線性負載，變頻器工作時產生的諧波電流輸入給電源電網，可導致輸入電流畸變，對供電電網造成諧波污染。其輸入電流中的5次和7次諧波的諧波分量達到20%和12%。

變頻器產生干擾及其形成主要有：

（1）變頻器的輸入電流和輸出電流中，都具有較強的高次諧波成分，它們將對其他控制設備形成干擾，影響其他設備的正常工作。

電壓型變頻器的輸入側整流和濾波兩部分構成，當電源的線電壓大于支持電容兩端的電壓時，整流橋中充電電流呈不連續的沖擊波形式出現在電源電壓的振幅值附近。它具有很高的奇次諧波成份，特別是5次和7次諧波。

（2）輸出電壓與電流的，變頻器的逆變器大多采用PWM技術，當變頻器根據給定的頻率運行時，IGBT工作在高速切換的開關模式，其輸出的電壓離散的，并且帶有與開關頻率相應的高次諧波群，產生大量耦合性噪聲。

（3）變頻器到電機的供電電纜及電機內部存在寄生電容Cp，IGBT模塊高速切換時，變頻器的PWM輸出電壓波形的開關翼部通過寄生電容產生一個高頻脈沖電流Is，這時變頻器成為一個諧波干擾源。由于諧波電流Is的產生源是變頻器，因此它一定要流頻器。圖2中Ze為大地阻抗，Zn為動力電纜與地之間的阻抗。諧波電流流過此二阻抗所造成的電壓降，將影響到同一電網上的其他設備造成干擾。

2 干擾信號的傳播方式

變頻器工作時輸入和輸出電流中，都能產生功率較大的高次諧波成份，對系統內其它設備產生干擾，影響其它設備正常運行，主要分諧波干擾、電磁輻射干擾、感應耦合。主要表現為：對周圍的電子、電氣設備產生電磁輻射；對其驅動的電動機產生電磁噪聲；通過供電線路對電網內其它設備產生干擾；對變頻器相鄰的其它線路產生感應耦合干擾。

3 變頻器的抗干擾措施

3.1 安裝輸入電抗器

輸入電抗器串聯在電源與變頻器輸入側之間，可有效降低5-11次等諧波含量，減少其可能干擾其他設備的正常運行之外，還可降低大量的無功功率，提高線路的功率因數。在變頻器輸入側安裝電抗器是抑制較低諧波電流的有效方法。輸入電抗器的主要作用如下：（1）降低變頻器產生的諧波，同時增加電源阻抗。（2）抑制浪涌電壓和浪涌電流，保護變頻器。（3）消弱電源電壓不平衡對變頻器的影響。

3.2 安裝濾波器

在變頻器的輸入輸出側電路中，除上述較低次的諧波成份外，還有許多頻率較高的諧波電流，輸入濾波器可以抑制干擾信號從變頻器通過電源線把干擾引導到移動變頻站，而使臨近或同一電網電氣設備不受干擾，能夠正常工作，輸入濾波器主要由電感和電容構成，如圖3所示。

變頻器輸出端電源濾波器采用電感濾波，可以有效地削弱輸出電流中的高次諧波成分，其原理圖如圖4所示。

3.3 變頻器模塊及電纜的合理布局

布局是變頻器設計防干擾中重要環節，合理的布局可以抑制干擾，布局原則是：功率模塊與控制模塊分開，并且要有相應的屏蔽材料進行屏蔽處理，變頻器與動力電纜應盡可能地遠離，信號電纜和動力電纜分開走線，盡量操持距離。

（1）隔離，采用電光隔離把電路的干擾源和易受干擾的部分隔離開來，使它們不發生電的聯系，在變頻調速系統中，變頻器控制板及PLC等控制單元要通過隔離變頻器單獨供電，避免因為傳導干擾而引起故障，電源隔離變壓器可應用噪聲隔離變壓器，電抗器及IGBT采用物理隔離。

（2）使用屏蔽電機電纜，變頻器到電機之間的動力電纜使用MCP礦用屏蔽電纜，電纜屏蔽層連接變頻器外殼和電機外殼，使變頻器高次諧波干擾電流經過屏蔽層構成的通道回到變頻器，從而降低對其它設備的干擾。

（3）良好的接地及合理的布線。正確的接地既可以使系統有效地抑制外來干擾，又能降低設備本身對外界的干擾，確保變頻器箱體中的所有設備接地良好，使用短和粗的接地線連接到公共接地點或接地母排上，設備的電源線和信號線應量遠離變頻器的輸入、輸出線；電源線和信號線應避免和變頻器的輸入、輸出線平行。

4 結語

本文通過變頻器在煤礦井下使用過程中出現的電磁干擾問題進行分析，并結合井下工作條件提出了切實可行的解決問題的方法和對策，隨著新控制理論及技術在變頻器上的應用，變頻應用中產生的部分電磁兼容問題有望通過變頻器新的控制算法來解決，但目前來講，重視礦用變頻器電磁兼容性已成為變頻在煤礦推廣及設計開發過程中必須面對的關鍵問題。

參考文獻

[1]楊克俊.電磁兼容原理與設計技術[J].北京：人民郵電出版社，2004.