煤礦供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備保護(hù)的技術(shù)研究

楊柳

[摘 要]供電系統(tǒng)與電氣設(shè)備保護(hù)是整個(gè)煤礦安全的重要組成部分，對于整個(gè)煤礦生產(chǎn)過程，以及企業(yè)的發(fā)展都具有非常重要的作用。就現(xiàn)在的形勢看，為了保證煤礦的安全生產(chǎn)工作，一定要做好煤礦供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的保護(hù)工作。對于煤礦企業(yè)而言，必須要高度重視煤礦的供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備，避免降低煤礦井下重大事故的發(fā)生，保障人員安全與生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

[關(guān)鍵詞]煤礦工程；供電系統(tǒng)；電氣設(shè)備；保護(hù)技術(shù)

中圖分類號：TD61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）13-0331-01

引言

作為一個(gè)發(fā)展中國家，我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展離不開煤炭產(chǎn)業(yè)，從一定程度上來說，煤炭業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。保障煤炭業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，是實(shí)現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的根本。煤炭業(yè)的安全問題，特別是供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的保護(hù)，依然是其發(fā)展中不能忽視的一方面。只有立足煤炭業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，及時(shí)找出影響其前進(jìn)的因素，采取有效的解決方法，才能更好地促進(jìn)該行業(yè)的進(jìn)步。

一、保護(hù)裝置及其原理

對于供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的保護(hù)裝置——繼電器，它是一種能夠反映系統(tǒng)在工作時(shí)出現(xiàn)的故障和異常狀態(tài)，并且通過設(shè)備及時(shí)的做出相關(guān)的處理方法或發(fā)出救急信號的自動化設(shè)備。熔斷器、繼電器和繼電器等裝置都可起到保護(hù)和應(yīng)急作用，但是由于煤礦供電系統(tǒng)正常工作時(shí)，電路中的電流是處于不斷上升的狀態(tài)，從而熔斷器不能有效的滿足需求，而繼電器和接觸器是在煤礦供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備保護(hù)應(yīng)用較為廣泛的保護(hù)裝置。繼電保護(hù)裝置種類眾多，其基本結(jié)構(gòu)包括以下幾個(gè)方面：

（1）現(xiàn)場信號輸入部分：現(xiàn)場信號送入繼電保護(hù)裝置一般要進(jìn)行必要的前置處理，使繼電器能有效地檢測各現(xiàn)場物理量。

（2）測量部分：它與已給定的設(shè)定值或自動實(shí)時(shí)生成的判據(jù)進(jìn)行比較，經(jīng)判斷確定保護(hù)是否啟動。

（3）邏輯判斷部分：它按一定的邏輯關(guān)系組合、運(yùn)算，最后確定是否應(yīng)該是斷路器跳閘或發(fā)出信號，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行部分。

二、安全防護(hù)要求

1、可靠性

在生產(chǎn)過程中，供電設(shè)備能夠保證持續(xù)供電即為供電設(shè)備的可靠性，從而避免由于斷電或者其他用電問題造成安全事故。為了充分保證煤礦供電設(shè)備的正常運(yùn)行，通常供電方式采用的是雙電源，這樣能夠?qū)θ藛T的安全提供保障。采用雙電源也就是為正常供電多提供了一重保證，一旦其中一個(gè)電源出現(xiàn)了故障那么另一個(gè)電源會立刻運(yùn)行保證電力設(shè)備的正常運(yùn)行，保證煤礦工作的順利實(shí)施。

2、安全性

由于煤礦開采工作有著極為惡劣和復(fù)雜的工作環(huán)境，所以這些都對供電作業(yè)提出了嚴(yán)格的要求，一旦出現(xiàn)問題就會發(fā)生觸電、設(shè)備方面的重大安全事故。為了充分保證供電，需要嚴(yán)格制定安全管理制度，在井下作業(yè)中，非工作人員嚴(yán)禁入內(nèi)，避免不規(guī)范操作導(dǎo)致供電安全事故的出現(xiàn)。煤礦井下作業(yè)有著十分復(fù)雜的電路，為了保證電氣設(shè)備安全運(yùn)行可以設(shè)置多條回路，保證回路的安全供電。煤礦開采中可能會出現(xiàn)電火花，這可能引帶爆炸，所以需要做好電火花預(yù)防，嚴(yán)格遵守供電安全，避免發(fā)生重大事故。

3、合理安排電路

井下各水平中央變（配）電所，主排水泵房和下山開采的采區(qū)排水泵房的供電線路，不得少于2回路，當(dāng)任一回路停止供電時(shí)，其余回路應(yīng)能承擔(dān)全部負(fù)荷的供電。井下各級配電電壓和各種電氣設(shè)備的額定電壓等級應(yīng)符合要求。高壓不應(yīng)超過10000v，低壓不應(yīng)超過1140V，照明手持式電氣設(shè)備的額定電壓和電話、信號裝置的額定供電電壓都不應(yīng)超過127v，遠(yuǎn)距離控制線路的額定電壓不應(yīng)超過36v。采區(qū)機(jī)械設(shè)備的額定供電電壓超過3300v時(shí)，必須制定專門的安全措施。

三、 供電保護(hù)類型

1、過流保護(hù)

（1）過載保護(hù)：過載是指電動機(jī)的運(yùn)行電流或電氣設(shè)備工作電流大于其額定電流，但超過額定電流的倍數(shù)小些，通常是額定電流的1.5倍以內(nèi)。過載保護(hù)可由電磁式繼電器、電子式繼電器和熱繼電器實(shí)現(xiàn)。

（2）短路保護(hù)；當(dāng)電器或線路絕緣遭到損壞、負(fù)載短路、接線錯(cuò)誤時(shí)將產(chǎn)生短路現(xiàn)象。短路時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)故障電流可達(dá)到額定電流的十幾到幾十倍，使電氣設(shè)備或配電線路因過流而產(chǎn)生電動力損壞，甚至因電弧引起火災(zāi)。短路保護(hù)的動作時(shí)間要短，其動作值設(shè)定較大，在很短的時(shí)間內(nèi)切斷電源。電磁式繼電器和電子式繼電器均可實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。

2、漏電保護(hù)

當(dāng)電網(wǎng)絕緣電阻小于一定數(shù)值時(shí)，人觸及電網(wǎng)后就會出現(xiàn)觸電，從而會對人體產(chǎn)生事故、危險(xiǎn)，而且漏電還會引起設(shè)備的損壞，形成短路事故，還由于電火花的存在，對煤礦井下的瓦斯、粉塵會產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)等，所以，在井下的整個(gè)供電系統(tǒng)中必須要設(shè)置漏電保護(hù)系統(tǒng)的裝置，從而實(shí)現(xiàn)對對井下設(shè)備的絕緣監(jiān)視、漏電保護(hù)以及補(bǔ)償流過人身的電容電流的作用。根據(jù)煤礦的相關(guān)要求，我們可以按照其保護(hù)功能可以劃分為無選擇性漏電保護(hù)和有選擇性漏電保護(hù)這兩種漏電保護(hù)方式。

3、接地保護(hù)

在正常情況下，電氣設(shè)備的金屬外殼及架構(gòu)不帶電，但如果電氣設(shè)備的絕緣損壞，其金屬外殼和架構(gòu)就要帶電，當(dāng)人觸及此電氣設(shè)備時(shí)就會發(fā)生觸電事故。我國規(guī)定觸電的安全極限交流電流值為30mA，因此要通過接地保護(hù)限制通過人身的電流使其在極限電流之內(nèi)。保護(hù)接地的關(guān)鍵是將保護(hù)接地裝置的接地電阻降低到規(guī)定的范圍內(nèi)，就可以使流過人體的電流不超過安全極限電流，達(dá)到減少觸電危險(xiǎn)的目的。

四、 供電保護(hù)技術(shù)

1、高壓防爆配電裝置的電氣保護(hù)技術(shù)

從現(xiàn)階段的礦井開采中，變電所和綜采工作面都配置了高壓防爆配電裝置，其類型主要為BGP系列和PB系列。在煤礦的供電設(shè)備中，以前高壓防爆配電裝置采用的油斷路器已禁止使用；機(jī)械彈簧式的結(jié)構(gòu)裝配的高壓防爆配電設(shè)備存在著一些缺點(diǎn)，比如保護(hù)動作錯(cuò)誤、保護(hù)設(shè)定不準(zhǔn)確、裝備易老化等問題，并且操作復(fù)雜，維修困難。因此目前通常使用高壓防爆真空配電裝置的采用綜合保護(hù)器、高壓真空斷路器和電能計(jì)量保護(hù)裝置等來對供電設(shè)備進(jìn)行綜合保護(hù)，其具有漏電檢測、過流和故障提示和記憶等功能。高壓防爆真空配電裝置可以采用遠(yuǎn)程自動化控制和手動就地控制兩種方式，增加了供電設(shè)備安全的可靠性。

2、高壓供電設(shè)備的電氣保護(hù)技術(shù)

地面變電所和煤礦井下中央變電的開關(guān)需要做好電氣保護(hù)，通常可以采用繼電保護(hù)裝置，在專門設(shè)置的保護(hù)裝置屏中或者繼電器室內(nèi)安裝繼電保護(hù)裝置。目前電磁感應(yīng)式裝置是當(dāng)前煤礦高壓供電設(shè)備繼電保護(hù)中最為常用的方式。煤礦開采工作中所用到的設(shè)備電氣保護(hù)通常采用的是高壓保護(hù)，保護(hù)器結(jié)構(gòu)比價(jià)簡單，但是有著強(qiáng)大的功能，現(xiàn)代化電氣保護(hù)也引進(jìn)了計(jì)算機(jī)等信息技術(shù)，在井下生產(chǎn)中通過危機(jī)程序控制保護(hù)器來提升井下生產(chǎn)的安全性能。

3、低壓供電設(shè)備的電氣保護(hù)技術(shù)

煤礦井下低壓供電系統(tǒng)的電氣保護(hù)裝置大多作為插件安裝在開關(guān)設(shè)備內(nèi)部，與主回路電器配合完成相應(yīng)的電氣保護(hù)功能。

結(jié)語

要想搞好井下電氣安全，電氣設(shè)備和供電系統(tǒng)的保護(hù)是基礎(chǔ)。每個(gè)礦井必須明確專職專業(yè)技術(shù)人員，具體負(fù)責(zé)井下電氣安全管理工作。完善責(zé)任制，要加強(qiáng)井下電氣設(shè)備專業(yè)化管理，配齊防爆組、電氣管理組、電纜組、小型電器組四個(gè)專業(yè)組人員，定期對各專業(yè)組人員進(jìn)行培訓(xùn)、考核工作，切實(shí)履行起電氣管理專業(yè)職能，確保煤礦安全穩(wěn)定生產(chǎn)。

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