基于煤礦電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)的保護研究

董明

【摘要】近年來，隨著我國現(xiàn)代化經(jīng)濟建設(shè)體系的不斷發(fā)展及完善，在推動我國煤礦開采行業(yè)進一步發(fā)展的同時，也對煤礦開采的安全標準提出了更高的要求。在煤礦資源的開采作業(yè)，尤其是井下作業(yè)過程中，電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)的安全直接關(guān)系著整個煤礦開采穩(wěn)定性、可靠性及安全性，若缺乏有效的保護，會對相關(guān)人員的生命安全造成極其嚴重的威脅。本文主要探析了煤礦電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)主要保護裝置及保護措施。

【關(guān)鍵詞】煤礦電氣設(shè)備；供電系統(tǒng)；保護措施；保護裝置

我國作為煤礦資源開采和消耗大國，一直以來都對煤礦開采行業(yè)保持著高度的重視。隨著我國經(jīng)濟水平和科學(xué)技術(shù)水平的進步提升，煤礦開采行業(yè)取得了顯著的發(fā)展成效，各類新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝的應(yīng)用極大地提升煤礦生產(chǎn)作業(yè)的效率，同時也相應(yīng)加大了煤礦安全生產(chǎn)管理的壓力。尤其是井下電氣設(shè)備和供電系統(tǒng)的安全保護問題，是當前我國煤礦生產(chǎn)企業(yè)急需解決和優(yōu)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。針對現(xiàn)階段我國煤礦電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)主要安全保護裝置和保護類型進行深入的分析探討，對于我國煤礦行業(yè)的安全、穩(wěn)定、和諧發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

一、煤礦電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)中的主要保護裝置探析

繼電保護裝置是當前煤礦電氣設(shè)備和供電系統(tǒng)所采用的主要保護裝置。其主要用于設(shè)備和系統(tǒng)運行情況的監(jiān)測，能夠及時發(fā)現(xiàn)故障，并在故障發(fā)生時第一時間自動將電路切斷，極大提升了設(shè)備和系統(tǒng)的運行安全。接觸器、熔斷器與繼電器都能被應(yīng)用于保護裝置中。但煤礦生產(chǎn)作業(yè)過程中，尤其井下作業(yè)情況十分復(fù)雜，熔斷器無法在設(shè)備與系統(tǒng)發(fā)生時及時做出反應(yīng)，因而被逐漸淘汰。目前應(yīng)用較為廣泛的保護裝置是接觸器與繼電器。

隨著數(shù)字信息技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機科學(xué)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷完善，智能化的繼電保護裝置正在逐步普及，進一步優(yōu)化了繼電保護裝置的可靠性與安全性。目前市面上的繼電保護裝置種類眾多，但其基本結(jié)構(gòu)大致相同。

（一）現(xiàn)場信號輸入。現(xiàn)場信號輸入裝置主要負責電路中初始信號的采集、放大及處理，然后再將信號上傳至繼電保護器中?，F(xiàn)場信號輸入裝置的關(guān)鍵在于對信號干擾波的隔離及處理，信號的處理效果在很大程度上決定了繼電保護器的保護效果。若信號干擾過大，繼電保護器很難做出正確的判斷，甚至可能出現(xiàn)錯誤動作。

（二）測量裝置。信號經(jīng)由輸入裝置上傳至繼電保護器后，其初步判斷檢測由測量裝置完成。測量裝置會按照預(yù)先設(shè)定的程序，對信號和判斷依據(jù)進行對比分析，并根據(jù)分析結(jié)果給出“非”或“是”的判斷結(jié)果，同時將這一結(jié)果轉(zhuǎn)化為以“0”、“1”形式呈現(xiàn)的數(shù)字信號。

（三）邏輯判斷裝置。邏輯判斷裝置在信號完成初步檢測分析后，會結(jié)合相關(guān)規(guī)律，根據(jù)邏輯順序，將先前判斷結(jié)果進行組合后運行，并匯總出運行結(jié)果，對是否存在故障、是否需要切斷電路進行最終判斷。邏輯判斷裝置是整個繼電保護器的核心，直接決定設(shè)備和系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

（四）執(zhí)行裝置。執(zhí)行裝置根據(jù)最終判斷結(jié)果，接收執(zhí)行指令后，完成繼電保護裝置的實際保護動作。執(zhí)行裝置可以完成設(shè)備的隔離、電路切斷、跳閘等保護動作。

二、煤礦電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)中的主要保護類型及措施

（一）漏電保護。由于煤礦電氣設(shè)備和供電系統(tǒng)所處的環(huán)境條件較為惡劣，時間一長，就容易造成其絕緣層的磨損、老化、腐蝕等問題，進而產(chǎn)生電路漏電的安全問題。觸電事故的發(fā)生往往就是井下相關(guān)作業(yè)人員不小心或無意接觸這些漏電電路而引起的。同時，礦井內(nèi)會積壓一定的可燃性氣體和粉塵，一旦漏電位置出現(xiàn)電火花，極容易造成嚴重的爆炸事故。因而，針對電路漏電問題必須定期對電纜接頭和絕緣裝置進行檢查，發(fā)現(xiàn)問題并及時處理解決，最大限度防止漏電安全事故的發(fā)生。

（二）過流保護。1、短路保護。電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)中的絕緣體一旦出現(xiàn)負載短路、錯誤接線或是絕緣體被損壞等問題時，就容易造成短路。這時的瞬時電流會大大超出設(shè)備和系統(tǒng)的電流額定范圍，在過流的作用下，會直接對配電線路或電氣設(shè)備造成嚴重破壞，產(chǎn)生的電弧甚至?xí)鸹馂?zāi)事故?，F(xiàn)階段，針對短路保護常用的保護裝置有電磁式繼電器、電子式繼電器等，這些繼電保護裝置能夠在短路故障發(fā)生時，迅速做出反應(yīng)并采取切斷電源等相應(yīng)的保護措施。2、過載保護。過載通常是指電氣設(shè)備或電動機在運行狀態(tài)下的實際電流大于電流額定范圍1.5倍以上。設(shè)備負載突然增大、斷相運行、電網(wǎng)電壓降低等情況都可能造成設(shè)備過載問題。長期處于過載狀態(tài)下的電氣設(shè)備或電動機，容易出現(xiàn)溫度過高、發(fā)熱量過大等問題加快其老化，影響正常的運行效率和使用年限。由于繼電保護裝置的具體保護時間是由過載電流大小所決定，因而設(shè)定的過載保護值應(yīng)低于短路的保護動作值。3、斷相保護。處于正常運行狀態(tài)中的設(shè)備電動機，若電網(wǎng)突然出現(xiàn)問題，發(fā)生電源缺相，容易導(dǎo)致電動機產(chǎn)生故障。目前多采用電子式繼電器、熱繼電器實現(xiàn)設(shè)備電動機的斷相保護，有效防止電動機燒組、絕緣被損壞等故障。

（三）接地保護。一般情況下，正常運行狀態(tài)下的電氣設(shè)備，其絕緣層和接地裝置能夠有效防止內(nèi)部電流出現(xiàn)，從而避免設(shè)備金屬外殼產(chǎn)生帶電情況。為防止出現(xiàn)接地故障，需要相關(guān)維護人員，定期對接地裝置進行檢修，及時地發(fā)展并解決問題。同時，嚴格地按照相關(guān)規(guī)范標準安裝敷設(shè)接地保護裝置，使其能夠充分發(fā)揮保護作用，最大限度地減少安全隱患。

（四）失壓保護。當處于正常運行狀態(tài)的電氣設(shè)備的電源供給被切斷，設(shè)備立即停止作業(yè)。在這將供給電源恢復(fù)后，電氣設(shè)備自行啟動，這通常被被稱之為失壓。電氣設(shè)備失壓不僅會對設(shè)備本身造成一定損害，同時還可能對設(shè)備相關(guān)操作人員造成傷害。電氣設(shè)備的失壓保護可采取按鍵控制電動機或接觸器等方式，防止設(shè)備電源被切斷在恢復(fù)后，出現(xiàn)自行啟動的問題。

三、結(jié)束語

煤礦電氣設(shè)備和供電系統(tǒng)的安全保護，需要選擇適當?shù)睦^電保護裝置，針對常見保護類型，做好必須地保護措施。同時相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)提升專業(yè)技能，保證電氣設(shè)備和供電系統(tǒng)及其保護裝置始終處于正常運行狀態(tài)，降低安全事故發(fā)生的幾率，最大限度地保證煤礦生產(chǎn)的效率和安全。

參考文獻

[1]楊君.對煤礦供電設(shè)備的安全防護與電氣保護技術(shù)探索[J].價值工程，2015，34：3-5.