煤礦供電系統(tǒng)及電氣設(shè)備的保護(hù)分析

劉 波

（山西新景礦煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 陽(yáng)泉 045000）

引言

煤礦生產(chǎn)安全中的供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中的作用非常重要。在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備廣泛應(yīng)用到繼電保護(hù)裝置。隨著社會(huì)發(fā)展對(duì)煤炭需求的不斷增大，同時(shí)煤炭的生產(chǎn)安全標(biāo)準(zhǔn)也不斷提高，煤礦企業(yè)不斷引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)。特別是隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，建設(shè)煤礦企業(yè)的智能型供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備是提高煤礦生產(chǎn)安全的重要方式。同時(shí)，煤礦企業(yè)在硬件方面也不斷引進(jìn)新的設(shè)備，微處理器在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中得到大量的應(yīng)用，為煤礦的安全生產(chǎn)起到很大的作用。

1 保護(hù)裝置及工作原理

目前，煤礦企業(yè)采用繼電器裝置用于供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的保護(hù)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，煤礦企業(yè)的供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)逐漸向智能化、自動(dòng)化等方向發(fā)展。微處理器也不斷應(yīng)用到了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備當(dāng)中，大多設(shè)備都使用了繼電保護(hù)裝置。目前的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、微電子技術(shù)以及通信技術(shù)等，使得煤礦企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的可靠性大大提高，從而保證生產(chǎn)安全和生產(chǎn)質(zhì)量。

繼電器能夠及時(shí)反映供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備工作過(guò)程中的故障和異常狀態(tài)，并且把設(shè)備的故障信號(hào)反饋給設(shè)備的自動(dòng)反應(yīng)設(shè)備，對(duì)此作出處理。熔斷器、繼電器和接觸器等裝置都可起到保護(hù)和應(yīng)急作用，但是熔斷器不能滿足工作過(guò)程中不斷上升的電流帶來(lái)的不確定情況，而繼電器和接觸器在煤礦相關(guān)設(shè)備中的應(yīng)用比較廣泛。主要的繼電保護(hù)裝置有以下幾類。

1）信號(hào)輸入部分：繼電保護(hù)裝置輸入信號(hào)，做好前置處理工作，使繼電器能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)物理量進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。

2）測(cè)量部分：通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值和運(yùn)行值的判斷，確定保護(hù)是否啟動(dòng)。

3）邏輯判斷部分：根據(jù)一定的邏輯判斷是否是斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)，由此決定下一步執(zhí)行部分的命令。

4）執(zhí)行部分：保證繼電器保護(hù)裝置平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵部分［1］。

2 煤礦供電系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題

2.1 主變壓器超負(fù)荷運(yùn)行

主變壓器在設(shè)計(jì)和安裝初始就設(shè)定了容量的大小，但是隨著煤礦企業(yè)產(chǎn)量的提高，不斷添加了功率更大的設(shè)備，這樣主變壓器原來(lái)的容量無(wú)法滿足現(xiàn)有設(shè)備的需要。而后期對(duì)主變壓器升級(jí)需要投入一定的成本，所以，大多數(shù)的煤礦企業(yè)為了減少成本開支，對(duì)主變壓器并沒(méi)有及時(shí)升級(jí)，使得設(shè)備長(zhǎng)期在超負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，加速了設(shè)備的老化過(guò)程，設(shè)備的供電率不斷降低，極有可能出現(xiàn)設(shè)備自燃和火災(zāi)，嚴(yán)重威脅著煤礦的生產(chǎn)安全。

2.2 電源布局和設(shè)置不合理

國(guó)家相關(guān)制度規(guī)定，為了防止煤礦生產(chǎn)過(guò)程發(fā)生故障時(shí)生產(chǎn)過(guò)程受阻，在建立回路電源線時(shí)會(huì)考慮建立2條獨(dú)立的電源線，一條發(fā)生故障，另一條備用線立即繼續(xù)工作。但是部分小型煤礦為了降低成本，2條電源線是不獨(dú)立建立的，而是使用同一個(gè)電源，所以容易出現(xiàn)同時(shí)斷電的現(xiàn)象。有的企業(yè)雖然設(shè)置了2條獨(dú)立的電源線，但是電源線的設(shè)置達(dá)不到使用標(biāo)準(zhǔn)。礦井設(shè)備斷電事故還是無(wú)法避免，使得礦井事故經(jīng)常發(fā)生。

2.2.1 諧波對(duì)電網(wǎng)造成污染

煤礦企業(yè)不斷提高生產(chǎn)力，添置了新的大型電機(jī)設(shè)備，工作功率比較大，同時(shí)礦井的工作環(huán)境也比較差，而大功率設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中容易產(chǎn)生諧波，容易污染電網(wǎng)，影響供電系統(tǒng)的正常工作，繼而導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生故障。

2.2.2 工作人員操作不合理

煤礦工作人員整體安全意識(shí)的缺失以及個(gè)人工作能力不合格，同時(shí)煤礦企業(yè)也沒(méi)有相關(guān)的管理制度，導(dǎo)致實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)誤操作或者違規(guī)操作的現(xiàn)象，員工的這種不良操作習(xí)慣不僅危害著生產(chǎn)的安全，對(duì)員工自身的安全也有很大的危害，經(jīng)常出現(xiàn)員工觸電事故，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)及礦井發(fā)生爆炸等重大事故。

2.2.3 設(shè)備維護(hù)更新不及時(shí)

隨著生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)過(guò)程中相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的提高，需要對(duì)傳統(tǒng)落后的設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)和更新，否則容易導(dǎo)致設(shè)備故障而引發(fā)的礦井事故。但是大多數(shù)的煤礦企業(yè)往往忽視了更新維護(hù)設(shè)備的重要性，往往使得設(shè)備的工作效率不斷降低，發(fā)生故障的幾率也不斷升高，對(duì)礦井供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行產(chǎn)生重大威脅［2］。

3 電氣設(shè)備保護(hù)類型

考慮到煤礦的不同環(huán)境和情況，還使用了隔爆型電氣設(shè)備，因?yàn)榈V井對(duì)生產(chǎn)安全要求極高，所以要嚴(yán)格控制電氣設(shè)備的安全性能。電氣設(shè)備保護(hù)類型主要有以下幾種。

3.1 漏電保護(hù)

因?yàn)榈V井惡劣的工作環(huán)境，煤礦的供電系統(tǒng)的絕緣層容易磨損或者受到外界環(huán)境的影響加快老化，導(dǎo)致絕緣層破損發(fā)生漏電事故。工作人員很容發(fā)生觸電事故，漏電事故嚴(yán)重威脅著工作人員的人身安全。同時(shí)，礦井內(nèi)存在大量粉塵以及可燃性氣體，電火花容易引燃這些物體，導(dǎo)致礦井發(fā)生爆炸事故。所以礦井的漏電保護(hù)工作至關(guān)重要，要不定期對(duì)供電系統(tǒng)的絕緣層進(jìn)行檢查，對(duì)漏電處進(jìn)行及時(shí)維修，保證安全生產(chǎn)。

3.2 過(guò)流保護(hù)

電網(wǎng)的電流導(dǎo)致礦井發(fā)生火災(zāi)主要是因?yàn)槎搪?、過(guò)載以及斷相等原因造成，所以要避免設(shè)備出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象就需要加強(qiáng)短路、過(guò)載以及斷相的保護(hù)。

1）短路保護(hù)：當(dāng)設(shè)備或者線路出現(xiàn)絕緣破損、接線錯(cuò)誤等情況，設(shè)備容易出現(xiàn)短路現(xiàn)象。設(shè)備發(fā)生短路的情況下容易出現(xiàn)設(shè)備內(nèi)的電流達(dá)到平常值的幾十倍，從而損壞電氣設(shè)備或者供電線路，或者發(fā)生電弧引起火災(zāi)的情況。所以，設(shè)備短路保護(hù)反應(yīng)要及時(shí)，保護(hù)的范圍要足夠大，能夠及時(shí)切斷電源。經(jīng)常用于短路保護(hù)的有電磁式繼電器和電子式繼電器。

2）過(guò)載保護(hù)：過(guò)載指的是設(shè)備通過(guò)的電流高于標(biāo)準(zhǔn)值，但是倍數(shù)較小，使得設(shè)備在過(guò)載的情況下工作。發(fā)生這種情況的原因一般是負(fù)載突增、斷相或者電壓突然降低導(dǎo)致的。長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)載運(yùn)行導(dǎo)致設(shè)備溫度急劇升高，造成設(shè)備絕緣層老化和損壞。當(dāng)然，過(guò)載的時(shí)間限制和電流的大小有很大的聯(lián)系，電流越大過(guò)載時(shí)間越短。可以使用電磁式繼電器、電子式繼電器進(jìn)行過(guò)載保護(hù)。

3）斷相保護(hù)：電動(dòng)機(jī)因?yàn)殡娋W(wǎng)故障而發(fā)生一相熔斷器熔斷，電動(dòng)機(jī)在缺相電源中運(yùn)行，這時(shí)電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，電流過(guò)大，很容易發(fā)生故障，損壞絕緣。使用電子式繼電器和熱繼電器都可以有效進(jìn)行斷相保護(hù)。

3.3 接地保護(hù)

電氣設(shè)備的絕緣層是為了預(yù)防內(nèi)部電流，避免電流泄露，如果絕緣層磨損，就可能導(dǎo)致絕緣層帶電，進(jìn)而危害工作人員的生命安全。為了避免電氣設(shè)備外殼帶電，需要對(duì)設(shè)備做接地處理，保證工作人員的生命安全。

3.4 失壓保護(hù)

電氣設(shè)備正常工作時(shí)，出現(xiàn)失壓而導(dǎo)致設(shè)備停止運(yùn)行，在電源電壓恢復(fù)時(shí)，容易對(duì)設(shè)備造成損壞，也容易危害人員的人身安全。對(duì)應(yīng)供系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電氣設(shè)備同時(shí)啟動(dòng)，電流無(wú)法同時(shí)達(dá)到安全有效的電流值，一些容易發(fā)熱的設(shè)備也容易因?yàn)殡娏鬟^(guò)大而發(fā)生自燃，導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。目前有效解決這些危害的方法是采用接觸器和按鈕控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)［3］。

4 結(jié)語(yǔ)

煤礦生產(chǎn)安全至關(guān)重要，而煤礦供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備是煤礦生產(chǎn)的重要組成部分，保證供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的安全就是保證煤礦生產(chǎn)安全的重要條件。所以煤礦企業(yè)要加大對(duì)礦井供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的保護(hù)力度，不斷完善保護(hù)措施。加強(qiáng)對(duì)供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的維護(hù)和更新，不斷提高工作人員安全生產(chǎn)的意識(shí)，提高個(gè)人生產(chǎn)技能。同時(shí)考慮礦井的復(fù)雜工作環(huán)境，制定符合礦井工作環(huán)境的設(shè)備防護(hù)方案。另外，加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)的應(yīng)用，不斷更新設(shè)備，這樣才能不斷提高煤礦企業(yè)的生產(chǎn)安全。

［1］王俊.煤礦供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的保護(hù)研究［J］.技術(shù)與市場(chǎng)，2014（3）：6－7.

［2］許紅衛(wèi).煤礦供電系統(tǒng)及電氣設(shè)備的保護(hù)分析［J］.科技風(fēng)，2014（3）：97.

［3］尹宏亮.基于煤礦供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的保護(hù)［J］.中小企業(yè)管理與科技，2011（9）：196.