0 引言
能源作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要引擎,堪稱(chēng)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈。采礦業(yè)一直是能源工業(yè)的重要支柱,我國(guó)的礦業(yè)生產(chǎn)主要來(lái)自井下開(kāi)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(zāi)害,加上生產(chǎn)環(huán)境復(fù)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(diǎn)不接地、用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分直接接地(PE線(xiàn))的系統(tǒng)。
IT系統(tǒng)的特點(diǎn)是發(fā)生第一次接地故障時(shí),接地故障電流僅為非故障相對(duì)地的電容電流,其值很小,外露導(dǎo)電部分對(duì)地電壓不超過(guò)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(shí)非故障相對(duì)地電壓會(huì)升高1.732倍,對(duì)線(xiàn)路耐壓要求提升;同時(shí)一旦發(fā)生二次接地,則構(gòu)成危險(xiǎn)的相間短路,所以須配置絕緣監(jiān)測(cè)裝置,以便在發(fā)生第一次接地時(shí)就要及時(shí)排除隱患。
而對(duì)于以煤礦為典型代表的井下環(huán)境來(lái)說(shuō),在開(kāi)采過(guò)程中,由于工作場(chǎng)所空間小、縱深長(zhǎng),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(dǎo)致井下設(shè)備、電纜經(jīng)常發(fā)生絕緣強(qiáng)度降低、單相漏電或單相接地故障,不及時(shí)處理就可能進(jìn)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(xiǎn),而且還可能導(dǎo)致瓦斯、煤塵的爆炸。
顯而易見(jiàn),對(duì)礦山井下IT系統(tǒng)的實(shí)時(shí)絕緣監(jiān)測(cè)具有更重要的意義。
1 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定
為了保證井下生產(chǎn)的正常開(kāi)展和保護(hù)井下人員的操作安全性,國(guó)家制定了不少相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,對(duì)IT系統(tǒng)安裝絕緣監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行了具體規(guī)定。
例如《GB?50070—2009 礦山電力設(shè)計(jì)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(yīng)采用 IT 系統(tǒng),并應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 配電系統(tǒng)電源端的帶電部分應(yīng)不接地或經(jīng)高阻抗接地,且配電系統(tǒng)相導(dǎo)體和外露可導(dǎo)電部分之間第一次出現(xiàn)阻抗可忽略的故障時(shí),故障電流不應(yīng)大于5A。
2 配電系統(tǒng)不宜引出 N 線(xiàn)。"
“4.2.9 井下低壓配電 IT 系統(tǒng)應(yīng)采取自動(dòng)切斷電源的間接接觸防護(hù)措施,并應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 低壓配電 IT 系統(tǒng)均應(yīng)裝設(shè)絕緣監(jiān)視裝置,當(dāng)絕緣下降至整定值時(shí),應(yīng)由絕緣監(jiān)視器發(fā)出可聽(tīng)和(或)可見(jiàn)信號(hào)。
2 有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境礦井,當(dāng)發(fā)生對(duì)外露導(dǎo)電部分或?qū)Φ氐膯我唤拥毓收蠒r(shí),防護(hù)裝置應(yīng)迅速切斷故障線(xiàn)路。"
《GB 50058-2014 爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)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(yīng)設(shè)置絕緣監(jiān)測(cè)裝置。"
此外,各種不同礦類(lèi)也都有自己專(zhuān)門(mén)的規(guī)范和工作細(xì)則,例如《煤礦井下低壓檢漏保護(hù)裝置的安裝、運(yùn)行、維護(hù)與檢修細(xì)則》就對(duì)絕緣監(jiān)測(cè)的報(bào)警定值設(shè)置等做了更具體的規(guī)定。
2 國(guó)內(nèi)外絕緣監(jiān)測(cè)儀在線(xiàn)監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀
我國(guó)的電氣設(shè)計(jì)在建國(guó)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(xiàn),比較經(jīng)濟(jì),但存在很多缺點(diǎn),如中性線(xiàn)斷裂后設(shè)備外殼對(duì)地將帶220V危險(xiǎn)接觸電壓,不能裝用RCD防電擊等等。改革開(kāi)放之后我國(guó)引進(jìn)了國(guó)際電工學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn),也隨著我國(guó)電氣技術(shù)的不斷提高,在應(yīng)用中TN-S、TT、IT系統(tǒng)得到了一定程度的推廣和應(yīng)用,以IT系統(tǒng)為例,在醫(yī)療IT方面目前應(yīng)用比較成熟,但在很多工業(yè)場(chǎng)合,由于對(duì)接地系統(tǒng)的理解和應(yīng)用尚不盡深入和全面,比如煤礦井下場(chǎng)合比較缺乏國(guó)產(chǎn)絕緣監(jiān)測(cè)裝置就是一個(gè)證明。
目前礦用井下IT系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測(cè)裝置以進(jìn)口品牌為主,歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)較廣泛地在IT配電網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用絕緣檢測(cè)技術(shù),而且經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的在線(xiàn)運(yùn)行使發(fā)達(dá)國(guó)家積累了大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn),這是目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠(chǎng)家需要學(xué)習(xí)和追趕的。
但采用進(jìn)口品牌絕緣監(jiān)測(cè)裝置造價(jià)昂貴,而且人機(jī)界面往往是英文,不利于現(xiàn)場(chǎng)人員的使用,在這種背景下,也不斷有國(guó)內(nèi)企業(yè)逐步推出了自己的工業(yè)用絕緣監(jiān)測(cè)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(cè)儀。
3 安科瑞工業(yè)絕緣監(jiān)測(cè)儀
AIM-T300 AIM-T500
AIM-T500L
AIM-T系列絕緣監(jiān)測(cè)儀主要應(yīng)用在工業(yè)場(chǎng)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(hào) | AIM-T300 | AIM-T500 | AIM-T500L | ||
輔助電源 | 電壓 | AC85…265V | AC85…265V | ||
功耗 | <8W | <8W | |||
被監(jiān)測(cè)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(cè) | 測(cè)量范圍 | 1kΩ…5MΩ | 1kΩ…10MΩ | ||
報(bào)警值范圍 | 10kΩ…5MΩ | 10kΩ…10MΩ | |||
相對(duì)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(yīng)時(shí)間 | <6s | <5s | |||
內(nèi)部參數(shù) | 測(cè)量電流 | <170uA | <270uA | ||
絕緣故障定位 | —— | —— | 有 | ||
電磁兼容/電磁輻射 | IEC61326-2-4 | IEC61326-2-4 | |||
額定沖擊電壓/污染等級(jí) | 8kV/Ⅲ | 8kV/Ⅲ | |||
內(nèi)部直流電阻 | ≥120kΩ | ≥180kΩ | |||
輸出 | 繼電器輸出 | 預(yù)警、報(bào)警 | 出錯(cuò)、預(yù)警、報(bào)警 | ||
環(huán)境 | 工作溫度 | -15…+55℃ | -15…+55℃ | ||
存儲(chǔ)溫度 | -20…+70℃ | -20…+70℃ | |||
相對(duì)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(kāi)孔尺寸圖
AIM-T500/L正視圖
AIM-T500/L俯視圖
AIM-T500/L面板開(kāi)孔尺寸圖
3)AIM –T系列產(chǎn)品的典型應(yīng)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(cè)儀目前已經(jīng)在礦井、紙業(yè)、船舶、冶金廠(chǎng)等的諸多工業(yè)場(chǎng)合的IT系統(tǒng)中得到了應(yīng)用,能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)地的絕緣狀況,在系統(tǒng)出現(xiàn)絕緣下降或接地故障時(shí),及時(shí)報(bào)警提醒相關(guān)人員排查故障,在應(yīng)用中起到了很好的監(jiān)控和預(yù)防效果。
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