礦山井下IT配電系統絕緣監測研究及應用
發布時間：2020-11-16瀏覽次數：1144返回列表
0 引言
眾所周知，能源作為經濟發展的重要引擎，堪稱是國民經濟的命脈。采礦業一直是能源工業的重要支柱，我國的礦業生產主要來自井下開采，環境惡劣，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，加上生產環境復雜，容易發生惡性事故。
出于安全考慮，礦山井下低壓配電系統的接地形式按規定采用的是IT系統。IT系統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。
IT系統的特點是發生接地故障時，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；同時一旦發生二次接地，則構成危險的相間短路，所以配置絕緣監測裝置，以便在發生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展成相間短路。因此，井下作業人員比正常環境下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系統的實時絕緣監測具有重要的意義。
1 標準規范中的相關規定
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，國家制定了不少相關標準和規范，對IT系統安裝絕緣監測裝置進行了具體規定。
例如《GB?50070—2009 礦山電力設計規范》規定如下：
“4.1.3 井下低壓配電系統接地型式應采用 IT 系統，并應符合下列規定：
1 配電系統電源端的帶電部分應不接地或經高阻抗接地，且配電系統相導體和外露可導電部分之間出現阻抗可忽略的故障時，故障電流不應大于5A。
2 配電系統不宜引出 N 線。”
“4.2.9 井下低壓配電 IT 系統應采取自動切斷電源的間接接觸防護措施，并應符合下列規定：
1 低壓配電 IT 系統均應裝設絕緣監視裝置，當絕緣下降至整定值時，應由絕緣監視器發出可聽和（或）可見信號。
2 有爆炸危險環境礦井，當發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 爆炸危險環境電力裝置設計規范》中的5.5.1條款也規定了“爆炸性環境中的IT型電源系統應設置絕緣監測裝置。”
此外，各種不同礦類也都有自己專門的規范和工作細則，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》就對絕緣監測的報警定值設置等做了具體的規定。
2 國內外絕緣監測儀在線監測現狀
我國的電氣設計在建國之初師宗前蘇聯電氣規范，主要是廣泛的采用TN—C系統，它可以節省一根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。
改革開放之后我國引進了電工學會標準，也隨著我國電氣技術的不斷提高，在應用中TN-S、TT、IT系統得到了一定程度的推廣和應用，以IT系統為例，在醫療IT方面目前應用比較成熟，但在很多工業場合，由于對接地系統的理解和應用尚不盡深入，比如煤礦井下場合比較缺乏國產絕緣監測裝置就是一個證明。
目前礦用井下IT系統的絕緣監測裝置以進口品牌為主，歐美等發達國家已經較廣泛地在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達國家積累了大量監測數據和經驗，這是目前國內生產廠家需要學習和追趕的。
但采用進口品牌絕緣監測裝置造價昂貴，而且人機界面往往是英文，不利于現場人員的使用，在這種背景下，也不斷有國內企業逐步推出了自己的工業用絕緣監測裝置，其中就包括了安科瑞電氣有限公司的AIM-T系列絕緣監測儀。
3 安科瑞工業絕緣監測儀
AIM-T系列絕緣監測儀主要應用在工業場所IT配電系統中，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。
其中AIM-T300適用于450V以下的交流、直流以及交直流混合系統，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如下表所示：
2）AIM –T系列產品的外觀尺寸如下圖所示：
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系列工業用絕緣監測儀目前已經在礦井、紙業、船舶、冶金廠等的諸多工業場合的IT系統中得到了應用，能夠實時監測系統對地的絕緣狀況，在系統出現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控和預防效果。
