礦山井下IT配電系統(tǒng)絕緣監(jiān)測研究及應(yīng)用

0引言

眾所周知，能源作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要引擎，堪稱是國民經(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(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）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地的電容電流，其值很小，外露導(dǎo)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(shí)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(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(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，對礦山井下IT系統(tǒng)的實(shí)時(shí)絕緣監(jiān)測具有更重要的意義。

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)的正常開展和保護(hù)井下人員的操作安全性，國家制定了不少相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，對IT系統(tǒng)安裝絕緣監(jiān)測裝置進(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?！?/p>

“4.2.9 井下低壓配電 IT 系統(tǒng)應(yīng)采取自動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)出可聽和（或）可見信號。
2.有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境礦井，當(dāng)發(fā)生對外露導(dǎo)電部分或?qū)Φ氐膯我唤拥毓收蠒r(shí)，防護(hù)裝置應(yīng)迅速切斷故障線路?！?/p>

《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)測裝置?！?br /> 此外，各種不同礦類也都有自己專門的規(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》就對絕緣監(jiān)測的報(bào)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(jì)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(jì)，但存在很多缺點(diǎn)，如中性線斷裂后設(shè)備外殼對地將帶220V危險(xiǎn)接觸電壓，不能裝用RCD防電擊等等。改革開放之后我國引進(jìn)了國際電工學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)，也隨著我國電氣技術(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)場合，由于對接地系統(tǒng)的理解和應(yīng)用尚不盡深入和全面，比如煤礦井下場合比較缺乏國產(chǎn)絕緣監(jiān)測裝置就是一個(gè)證明。
目前礦用井下IT系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測裝置以進(jìn)口品牌為主，歐美等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)較廣泛地在IT配電網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用絕緣檢測技術(shù)，而且經(jīng)過長期的在線運(yùn)行使發(fā)達(dá)國家積累了大量監(jiān)測數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，這是目前國內(nèi)生產(chǎn)廠家需要學(xué)習(xí)和追趕的。
但采用進(jìn)口品牌絕緣監(jiān)測裝置造價(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。

1安科瑞工業(yè)絕緣監(jiān)測儀

AIM-T系列絕緣監(jiān)測儀主要應(yīng)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：

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正視圖

AIM-T500/L面板開孔尺寸圖

3）AIM –T系列產(chǎn)品的典型應(yīng)用如下圖所示：

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(yīng)用，能夠?qū)崟r(shí)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(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。

審核編輯黃宇