单轨机车运输架空线供电安全控制

摘要:井下运矿一般采用直流250~750V电力机车，电压超出安全电压，故井下作业人员在巷道行走作业存在触电危险，有安全隐患存在。针对井下架线采取防控措施，通过阻抗检测来控制架线通断电，达到安全运行和安全工作的目的。

关键词:矿井架线;阻抗控制;主接触器

金属非金属矿山井下大多采用单轨机车运输，动力一般采用架线电机车，机车工作电压一般采用直流250~750V。由于井下巷道围岩不稳定，时间久了，顶部或底板会产生变形，导致架线与轨面高差局部存在小于安全高度1.8m的情况，达不到矿山安全规程要求，作业人员在巷道行走存在触电危险。为避免架线触电事故发生，提高设备本质安全，将架线电源控回路进行改造，使架线在无机车运输的时候处于安全电压或无电压，仅在机车受电弓搭上后才有250V工作电源［1-2］。经过分析，对架线电压的安全性采取措施，计划通过检测负载阻抗来决定是否吸合通电主接触器，达到通断电目的［3-5］。

1方案

整个直流架空线自动控制供电系统组成：智能供电控制箱、主电源电缆、轨道接地及附件等。将现有架空线按照200~300m分段，需要增加几根总的电缆作为总的电源线；每个分段智能控制箱从总电缆上引入电源，经过控制输出到所对应的分段架空线上。根据电机车所处的位置，只给电机车当时正在运行的那段架空线通电，而让其它没有电机车运行的架空线处于断电状态。也就是当电机车进入某一段时，给该段架空线通电；当电机车离开后，或者电机车落下受电弓后，该架空线延时断电。具体技术内容如下。（1）将一整条架空线分成若干段，在每段架空线分断处安装1台智能控制箱。当电机车受电弓搭上架空线，控制箱内阻抗检测仪检测出是电机车对地之间的阻值，所连接的控制箱内部接触器闭合，给此段架空线供电，发出声音报警，提醒在场人员注意安全；并且断开后方那段架空线电源。（2）当电机车进入刚送上电的这段架空线后，控制箱检测记忆电机车所在段。如果电机车在此段停车，并将受电弓架拉下，控制箱断开当前架空线电源。如果电机车需要再运行，只要受电弓抬起接触到架空线，控制箱的记忆探测功能立刻激活控制回路，使主回路闭合，恢复当前架空线上的电源。如果是人员碰触了架空线，则不会送电，保证人员安全。（3）对于没有电机车运行的架空线段，处于完全断电状态，没有任何电压（包括低电压），线路非常安全，即使人员直接触碰，也不会发生触电等安全问题。（4）控制箱总进线采用直流断路器，当架空线上出现过流或接地等短路故障时，断路器能够及时断开，切断架空线上电源，防止事故扩大。控制箱有自动及手动送电方式，可以根据需要选择。

2控制原理

该控制系统核心部分是阻抗检测仪（内部包括可编程控制器），其它组成器件包括控制电源、直流接触器、控制继电器、控制按钮、指示灯（图1）。工作过程中如下。（1）当转换开关SA转到自动状态，受检测体的阻抗值通过阻抗检测仪检测，正常人体电阻是500~1000Ω，电机车的工作电阻为40~200Ω。通过可编程控制器设定KQ闭合条件为机车阻值范围，超出范围KQ打开，这样接触器KM就失电，处于断开状态，--250V架线就没有电。当受检测体为机车受电弓接触，阻抗检测仪检测到40~200Ω的阻值，可编程控制器KQ闭合，KM就通电闭合，同时控制继电器KA有电，KA常开触点闭合，达到架线有电运行并保持状态，此段架线有电。（2）当转换开关SA转到手动状态，受检测体不需要通过阻抗检测仪检测，直接按下启动按钮SF，这样接触器KM就处于有电状态，KM常开触点闭合，-250V架线就有电，同时控制继电器KA有电，其常开触点闭合，达到架线有电运行并保持状态。当按下停止键SS，接触器KM失电，其常开触点断开，常闭触点闭合，达到架线失电并保持状态。

3示例

图2为该系统在安徽淮北某矿应用时的架线示意图，井下机车架线分为OA、AB、BC、CD4段，机车直流250V工作电源从整流柜产生，然后通过电缆与控制箱分别给各段供电，控制箱内阻抗检测仪检测出电机车对地之间达到一定的阻值，将所连接的控制箱内部的接触器闭合，给电机车受电弓搭上那段架空线供电，发出声音报警，提醒在场人员注意安全；同时当电机车离开后，或者电机车落下受电弓后，该架空线延时断电。当架空线上出现过流或接地等短路故障时，断路器能够及时断开，切断架空线上电源，防止事故扩大。当人员触碰到机车架线，由于阻值不在设定值范围，所在区段接触器不会闭合，达到安全的目的。井下架线通过改造后，安全性大大提高，近年来该矿井下没有发生过架线触电事故。

4结语

本方案对架线式电机车采用阻抗检测仪检测受电体阻抗，以此控制架线通电与否，方案简单可行、安全可靠，可最大限度地保障了井下人员的人身安全。

作者：郭本利 高连月 房振宇 单位：中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司