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      礦山井下IT配電系統(tǒng)絕緣監(jiān)測研究及應用

      更新時間:2020-05-14      瀏覽次數(shù):920

      0 引言
             *,能源作為經(jīng)濟發(fā)展的重要引擎,堪稱是國民經(jīng)濟的命脈。采礦業(yè)一直是能源工業(yè)的重要支柱,我國的礦業(yè)生產(chǎn)主要來自井下開采,環(huán)境惡劣,就以煤礦為例,煤礦井下存在水、火、瓦斯、煤塵、頂板五大自然災害,加上生產(chǎn)環(huán)境復雜,易發(fā)生惡性事故。
             出于安全考慮,礦山井下低壓配電系統(tǒng)的接地形式按規(guī)定采用的是IT系統(tǒng)。IT系統(tǒng)就是電源中性點不接地、用電設(shè)備外露可導電部分直接接地(PE線)的系統(tǒng)。
             IT系統(tǒng)的特點是發(fā)生*次接地故障時,接地故障電流僅為非故障相對地的電容電流,其值很小,外露導電部分對地電壓不超過50V,不需要立即切斷故障回路,因此可以保證供電的連續(xù)性。但此時非故障相對地電壓會升高1.732倍,對線路耐壓要求提升;同時一旦發(fā)生二次接地,則構(gòu)成危險的相間短路,所以須配置絕緣監(jiān)測裝置,以便在發(fā)生*次接地時就要及時排除隱患。
             而對于以煤礦為典型代表的井下環(huán)境來說,在開采過程中,由于工作場所空間小、縱深長,加上空氣潮濕、多塵、巷道滴水和積水等諸多惡劣因素,很容易引起電纜和電氣設(shè)備老化和絕緣電阻下降,從而導致井下設(shè)備、電纜經(jīng)常發(fā)生絕緣強度降低、單相漏電或單相接地故障,不及時處理就可能進一步發(fā)展成相間短路。因此,井下作業(yè)人員比正常環(huán)境下更容易遭受電擊的危險,而且還可能導致瓦斯、煤塵的爆炸。
             顯而易見,對礦山井下IT系統(tǒng)的實時絕緣監(jiān)測具有更重要的意義。

      1 標準規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定
             為了保證井下生產(chǎn)的正常開展和保護井下人員的操作安全性,國家制定了不少相關(guān)標準和規(guī)范,對IT系統(tǒng)安裝絕緣監(jiān)測裝置進行了具體規(guī)定。
             例如《GB 50070—2009 礦山電力設(shè)計規(guī)范》規(guī)定如下:
             “4.1.3 井下低壓配電系統(tǒng)接地型式應采用 IT 系統(tǒng),并應符合下列規(guī)定:
             1 配電系統(tǒng)電源端的帶電部分應不接地或經(jīng)高阻抗接地,且配電系統(tǒng)相導體和外露可導電部分之間*次出現(xiàn)阻抗可忽略的故障時,故障電流不應大于5A。
             2 配電系統(tǒng)不宜引出 N 線。”

             “4.2.9 井下低壓配電 IT 系統(tǒng)應采取自動切斷電源的間接接觸防護措施,并應符合下列規(guī)定:
             1 低壓配電 IT 系統(tǒng)均應裝設(shè)絕緣監(jiān)視裝置,當絕緣下降至整定值時,應由絕緣監(jiān)視器發(fā)出可聽和(或)可見信號。
             2 有爆炸危險環(huán)境礦井,當發(fā)生對外露導電部分或?qū)Φ氐膯我唤拥毓收蠒r,防護裝置應迅速切斷故障線路。”

             《GB 50058-2014 爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》中的5.5.1條款也規(guī)定了“爆炸性環(huán)境中的IT型電源系統(tǒng)應設(shè)置絕緣監(jiān)測裝置。”
             此外,各種不同礦類也都有自己專門的規(guī)范和工作細則,例如《煤礦井下低壓檢漏保護裝置的安裝、運行、維護與檢修細則》就對絕緣監(jiān)測的報警定值設(shè)置等做了更具體的規(guī)定。

      2 國內(nèi)外絕緣監(jiān)測儀在線監(jiān)測現(xiàn)狀
             我國的電氣設(shè)計在建國之初師從前蘇聯(lián)電氣規(guī)范,主要是廣泛的采用TN—C系統(tǒng),它可以節(jié)省一根PE線,比較經(jīng)濟,但存在很多缺點,如中性線斷裂后設(shè)備外殼對地將帶220V危險接觸電壓,不能裝用RCD防電擊等等。改革開放之后我國引進了電工學會標準,也隨著我國電氣技術(shù)的不斷提高,在應用中TN-S、TT、IT系統(tǒng)得到了一定程度的推廣和應用,以IT系統(tǒng)為例,在醫(yī)療IT方面目前應用比較成熟,但在很多工業(yè)場合,由于對接地系統(tǒng)的理解和應用尚不盡深入和全面,比如煤礦井下場合比較缺乏國產(chǎn)絕緣監(jiān)測裝置就是一個證明。
             目前礦用井下IT系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測裝置以進口品牌為主,歐美等發(fā)達國家已經(jīng)較廣泛地在IT配電網(wǎng)絡中應用絕緣檢測技術(shù),而且經(jīng)過長期的在線運行使發(fā)達國家積累了大量監(jiān)測數(shù)據(jù)和經(jīng)驗,這是目前國內(nèi)生產(chǎn)廠家需要學習和追趕的。
             但采用進口品牌絕緣監(jiān)測裝置造價昂貴,而且人機界面往往是英文,不利于現(xiàn)場人員的使用,在這種背景下,也不斷有國內(nèi)企業(yè)逐步推出了自己的工業(yè)用絕緣監(jiān)測裝置,其中就包括了安科瑞電氣有限公司的AIM-T系列絕緣監(jiān)測儀。

      3 安科瑞工業(yè)絕緣監(jiān)測儀
       
      AIM-T300                       AIM-T500                     

      AIM-T500L

             AIM-T系列絕緣監(jiān)測儀主要應用在工業(yè)場所IT配電系統(tǒng)中,主要包括AIM-T300、AIM-T500和AIMT500L三款產(chǎn)品,均適用于純交流、純直流以及交直流混合的系統(tǒng)。
             其中AIM-T300適用于450V以下的交流、直流以及交直流混合系統(tǒng),AIM-T500適用于800V以下的交流、直流以及交直流混合系。AIM-T500L則是相比AIM-T500增加了絕緣故障定位功能。
      1)AIM –T系列產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)如下表所示:

      型號

      AIM-T300

      AIM-T500

      AIM-T500L

      輔助電源

      電壓

      AC85…265V

      AC85…265V

      功耗

      <8W

      <8W

      被監(jiān)測IT系統(tǒng)

      電壓

      0…480V AC/DC

      0…690V AC

      0…800V DC

      頻率

      40…60Hz

      40…60Hz

      絕緣監(jiān)測

      測量范圍

      1kΩ…5MΩ

      1kΩ…10MΩ

      報警值范圍

      10kΩ…5MΩ

      10kΩ…10MΩ

      相對誤差

      1…10k:10k;

      10k…5M: ±10%

      1…10k:10k;

      10k…10M: ±10%

      允許系統(tǒng)泄露電容

      <150uF

      <500uF

      響應時間

      <6s

      <5s

      內(nèi)部參數(shù)

      測量電流

      <170uA

      <270uA

      絕緣故障定位

      ——

      ——

      電磁兼容/電磁輻射

      IEC61326-2-4

      IEC61326-2-4

      額定沖擊電壓/污染等級

      8kV/Ⅲ

      8kV/Ⅲ

      內(nèi)部直流電阻

      ≥120kΩ

      ≥180kΩ

      輸出

      繼電器輸出

      預警、報警

      出錯、預警、報警

      環(huán)境

      工作溫度

      -15…+55℃

      -15…+55℃

      存儲溫度

      -20…+70℃

      -20…+70℃

      相對濕度

      5%…95%,不結(jié)露

      5%…90%,不結(jié)露

      海拔高度

      ≤2500m

      ≤2500m

      通訊

       

      RS485,Modbus-RTU

      RS485,Modbus-RTU

      2)AIM –T系列產(chǎn)品的外觀尺寸如下圖所示:
         

      AIM-T300正視圖              

      AIM-T300俯視圖             

      AIM-T300面板開孔尺寸圖

        
      AIM-T500/L正視圖             

      AIM-T500/L俯視圖         

      AIM-T500/L面板開孔尺寸圖

      3)AIM –T系列產(chǎn)品的典型應用如下圖所示:


      4 小結(jié)
             安科瑞AIM-T系列工業(yè)用絕緣監(jiān)測儀目前已經(jīng)在礦井、紙業(yè)、船舶、冶金廠等的諸多工業(yè)場合的IT系統(tǒng)中得到了應用,能夠?qū)崟r監(jiān)測系統(tǒng)對地的絕緣狀況,在系統(tǒng)出現(xiàn)絕緣下降或接地故障時,及時報警提醒相關(guān)人員排查故障,在應用中起到了很好的監(jiān)控和預防效果。

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