煤礦電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及控制電路常見問題探討

黎達(dá)

（中國(guó)鋼研科技集團(tuán)吉林工程技術(shù)有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130022）

在煤礦生產(chǎn)中，電氣設(shè)備的使用日益頻繁，在煤礦生產(chǎn)中發(fā)揮了越來越重要的作用，而大量的先進(jìn)的電氣設(shè)備應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)中，提高了煤礦的生產(chǎn)效率，但是在運(yùn)行期間也出現(xiàn)了有些問題，威脅到煤礦的安全。對(duì)于這些新技術(shù)新設(shè)備的使用，要在設(shè)計(jì)方面進(jìn)行分析，達(dá)到更好的為煤礦的安全生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

1 電氣系統(tǒng)自身引起的煤礦事故的原因分析

一是敷設(shè)在井下巷道內(nèi)的電纜，由于長(zhǎng)年處于陰暗潮濕的環(huán)境下運(yùn)行，周圍的潮氣極易入侵到電纜內(nèi)部，從而產(chǎn)生過電壓擊穿絕緣層，同時(shí)在這種潮濕的環(huán)境下，絕緣層也很容易老化，這種情況下絕緣水平就處于一個(gè)很低的水平上，達(dá)到一定低值時(shí)就會(huì)發(fā)生擊穿，從而產(chǎn)生集中漏電。

二是開關(guān)設(shè)備長(zhǎng)期使用，接線板潮濕可能造成漏電；其內(nèi)部元件或?qū)Ь€，因某種原因使絕緣惡化、導(dǎo)線頭碰殼也會(huì)造成漏電；自動(dòng)饋電開關(guān)中的過流繼電器，當(dāng)調(diào)整螺桿擰得過低時(shí)也會(huì)因相對(duì)地放電而造成漏電。

2 目前對(duì)煤礦電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

2.1 設(shè)計(jì)中選用防爆設(shè)備

選用防護(hù)能力較強(qiáng)的防爆類型電氣設(shè)備，此外，在溫度組別上，選擇高于應(yīng)用環(huán)境氣體點(diǎn)燃溫度的組別。另外對(duì)于易爆氣體和粉塵同時(shí)存在的危險(xiǎn)場(chǎng)所設(shè)備選型時(shí)，一定要選用氣體和粉塵雙重防爆的電氣設(shè)備，其防爆等級(jí)既要滿足爆炸氣體的特性，還要滿足可燃性粉塵特性。

2.2 電纜和電氣設(shè)備在注意不能浸泡于水中，在盡量保持其所處位置是干燥的，同時(shí)對(duì)于電纜和電氣設(shè)備不能進(jìn)行擠壓和刺，這樣極易使電纜損壞。

2.3 要避免導(dǎo)線連接處松散，同時(shí)連接處要保持光滑，不能有毛刺存在。

2.4 不增加額外部件

2.5 設(shè)置保護(hù)裝置

根據(jù)煤礦細(xì)則規(guī)定，對(duì)于保護(hù)電纜干線的裝置按公式：z≥IQe+KxΣle（z為過流保護(hù)裝置的電流整定值，A；IQe為容量最大的電動(dòng)機(jī)額定啟動(dòng)電流，A；Kx為需用系數(shù)，取0.5~1；Σle為其余電動(dòng)機(jī)額定電流之和，A）。而實(shí)際中往往憑經(jīng)驗(yàn)不按公式計(jì)算，草率確定整定值，致使與實(shí)際產(chǎn)生誤差，從而導(dǎo)致事故發(fā)生。

2.6 對(duì)于電網(wǎng)的對(duì)地電容電流進(jìn)行補(bǔ)償

2.7 設(shè)置漏電保護(hù)裝置

在井下的帶電導(dǎo)體、電氣元件和電纜接頭等都要安裝漏電保護(hù)裝置，使這些帶電體都被封閉在堅(jiān)固的外殼內(nèi)。在電氣設(shè)備的外殼與蓋子間設(shè)置可靠的機(jī)械閉鎖裝置，以保證未合上外蓋前不能接通電源，或者在接通后，便不能打開外蓋。這一措施有效地防止了因帶電檢修而造成的觸電事故。

井下配電變壓器的中性點(diǎn)禁止直接接地，以減小漏電或觸電電流。

2.8 避免電氣設(shè)備失爆

在瓦斯和煤塵爆炸事故中，由于電火花等電氣設(shè)備失爆引起的瓦斯和煤塵事故占有較大比例。為了滿足煤礦井下需要，國(guó)家制定了防爆電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，各種類型防爆設(shè)備的防爆措施不同，必須依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3836執(zhí)行，保證各類防爆措施有效。

2.9 設(shè)置環(huán)境安全監(jiān)控系統(tǒng)

環(huán)境安全監(jiān)控系統(tǒng)主要用來監(jiān)控有關(guān)氣體（CH4，CO2，O2，SH2等）濃度、風(fēng)速、負(fù)壓、濕度、溫度等數(shù)據(jù)及風(fēng)門、風(fēng)窗主要設(shè)備開停狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)甲烷超限聲光報(bào)警、斷電及風(fēng)-電閉鎖控制等。

瓦斯、煤塵、水災(zāi)合理配置必要的檢測(cè)儀器、儀表，檢修、維修工具和備件，以確保設(shè)備的正常運(yùn)行。建立電氣設(shè)備采購(gòu)制度和標(biāo)準(zhǔn)，并附以必要的檢測(cè)，確保合格的產(chǎn)品投入使用。運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)方法和建立健全高效的安全管理機(jī)制加強(qiáng)礦山安全生產(chǎn)。

2.10 盡量使用低壓電氣

對(duì)人身接觸機(jī)會(huì)較多的電氣設(shè)備，采用較低的額定電壓。例如手持式電鉆、照明設(shè)備及信號(hào)裝置的額定電壓不得超過127V，而井下各種電氣控制回路的額定電壓則限制在12~42V以內(nèi)。

3 煤礦電氣控制電路常見問題及設(shè)計(jì)措施

3.1 電控系統(tǒng)失控

煤礦電氣控制電路的安全運(yùn)行與管控，是保障煤礦井下作劃順利完成的基礎(chǔ)，也是對(duì)于井下作業(yè)人員的基本人生安全保護(hù)。如果在長(zhǎng)期的使用過程中，不能及時(shí)對(duì)煤礦電氣控制電路對(duì)性系統(tǒng)的檢查與檢測(cè)，極有可能引發(fā)煤礦電氣控制電路的全線癱瘓，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)礦區(qū)的電控系統(tǒng)失控。煤礦電氣控制電路是電控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作的連接載體，如果一旦發(fā)生線路故障或問題，電控系統(tǒng)的操作命令也就難以及時(shí)傳達(dá)到電氣設(shè)備，進(jìn)而有可能引發(fā)全區(qū)電控系統(tǒng)的失控，嚴(yán)重危及到生產(chǎn)安全和煤炭開采工作的順利開展和進(jìn)行。

預(yù)防措施：在井下低壓電網(wǎng)中，漏電故障占電氣故障70%左右，因此，漏電故障是影響供電可靠性的主要因素。選擇性漏電保護(hù)可以縮小漏電故障的停電范圍，縮短尋找和消除漏電故障的時(shí)間，可以提高供電的可靠性。另外，選擇性漏電保護(hù)中旁路地分流技術(shù)的應(yīng)用，可以在較大程度上減小因電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)和電網(wǎng)分布電容所形成的故障點(diǎn)電流，提高了電氣安全程度。

3.2 腐蝕電纜外表及金屬管線

在運(yùn)輸巷道中，除了架線與軌道之外，還鋪設(shè)有高壓電纜和風(fēng)管、水管，這些管線都是雜散電流的良好通道。在回電點(diǎn)附近，電流從管線中流出。電流的流出點(diǎn)使管線受到腐蝕。井下運(yùn)輸巷道非常潮濕，井下水又多為酸性，由于電解作用而腐蝕金屬。電流從正電源流到正極，在電解槽中電從正極板流出，而電子流恰恰相反，從正極板流向直流電源的正端。正極板失掉電子而帶正電，與電解液中的硫酸根離子結(jié)合而變成硫酸鹽，因此，正電的金屬脫落于電解液中，運(yùn)輸巷道中的電纜外皮有電流流出，如同電槽中的正極，因此被腐蝕。

預(yù)防措施：電纜的選擇應(yīng)根據(jù)不同的用途和使用場(chǎng)合，按經(jīng)濟(jì)電流密度來選取，并且考慮線路電壓損失和短路保護(hù)的需要。

結(jié)語

煤礦的安全生產(chǎn)不僅關(guān)系到煤礦職工的生命安全，同時(shí)對(duì)于國(guó)家穩(wěn)定也有一定的影響。在煤礦電氣設(shè)備不斷革新的形勢(shì)下，要對(duì)電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，為了適應(yīng)煤礦生產(chǎn)的需求。吸取國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，不斷的提高專業(yè)技術(shù)知識(shí)，對(duì)電氣設(shè)備的性能不斷的優(yōu)化，減少煤礦電氣事故的發(fā)生率。

[1]田慶軍，周曉娟.當(dāng)前煤礦電氣設(shè)備安全管理存在的問題和對(duì)策[J].煤炭技術(shù)，2009.[2]GB50054-95，低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]王和平.防爆電氣開關(guān)設(shè)計(jì)與制造過程中應(yīng)注意的一些問題[J].電氣開關(guān)，2007，45(1).