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礦山井下IT配電系統(tǒng)絕緣監(jiān)測研究及應用
點擊次數(shù)：801 更新時間：2020-04-23

0 引言
       *，能源作為經濟發(fā)展的重要引擎，堪稱是民經濟的命脈。采礦業(yè)一直是能源工業(yè)的重要支柱，我的礦業(yè)生產主要來自井下開采，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備老化和絕緣電阻下降，從而導致井下設備、電纜經常發(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)范中的相關規(guī)定
       為了保證井下生產的正常開展和保護井下人員的操作安全性，制定了不少相關標準和規(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對地的單一接地故障時，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)測的報警定值設置等做了更具體的規(guī)定。

2 內外絕緣監(jiān)測儀在線監(jiān)測現(xiàn)狀
       我的電氣設計在建之初師從前蘇聯(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，比較經濟，但存在很多缺點，如中性線斷裂后設備外殼對地將帶220V危險接觸電壓，不能裝用RCD防電擊等等。改革開放之后我引進了電工學會標準，也隨著我電氣技術的不斷提高，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產絕緣監(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)測裝置以進口品為主，歐美等發(fā)達已經較廣泛地在IT配電網絡中應用絕緣檢測技術，而且經過長期的在線運行使發(fā)達積累了大量監(jiān)測數(shù)據(jù)和經驗，這是目前內生產廠家需要學習和追趕的。
       但采用進口品絕緣監(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，也不斷有內企業(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系列產品的技術參數(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
內部參數(shù)	測量電流	<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	8kV/Ⅲ	8kV/Ⅲ
	內部直流電阻	≥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%，不結露	5%…90%，不結露
	海拔高度	≤2500m	≤2500m
通訊		RS485，Modbus-RTU	RS485，Modbus-RTU

2）AIM –T系列產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系列產品的典型應用如下圖所示：

4 小結
       安科瑞AIM-T系列工業(yè)用絕緣監(jiān)測儀目前已經在礦井、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，能夠實時監(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，及時報警提醒相關人員排查故障，在應用中起到了很好的監(jiān)控和預防效果。