煤礦供電設(shè)備的安全防護(hù)與電氣保護(hù)技術(shù)措施探析

孫 飛

（陜西省何家塔煤礦，陜西 榆林 719300）

0 引 言

我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技水平的進(jìn)步增加了煤炭資源消耗量，也推動(dòng)了煤炭開采方式發(fā)生了新的轉(zhuǎn)變，大量供電設(shè)備的應(yīng)用對(duì)煤礦的安全防護(hù)提出了更高要求。煤礦供電設(shè)備的安全防護(hù)是一項(xiàng)重大的系統(tǒng)性工程，從設(shè)備的采購、使用、驗(yàn)收及日常檢查檢修，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都可能引發(fā)重大災(zāi)難。因此，對(duì)高危險(xiǎn)性的煤礦電力生產(chǎn)和運(yùn)行，除加強(qiáng)過流、漏電和接地3種電氣保護(hù)之外，還要定期對(duì)防爆電氣設(shè)備進(jìn)行細(xì)致入微的檢查和維護(hù)，有效評(píng)估其安全性和可實(shí)用性，出現(xiàn)不達(dá)標(biāo)情況時(shí)及時(shí)檢修或更換。

1 煤礦供電設(shè)備存在的問題

很多煤礦企業(yè)存在電源設(shè)計(jì)不合理現(xiàn)象?；诮?jīng)濟(jì)利益，煤礦企業(yè)在擴(kuò)大生產(chǎn)的過程中沒有顧及到電路改造。電力設(shè)備不斷增加，煤礦生產(chǎn)耗費(fèi)的電能越來越多，卻缺乏與之匹配的電能系統(tǒng)支持，導(dǎo)致煤礦電力設(shè)備在用電過程中出現(xiàn)用電漏洞。缺乏安全的用電環(huán)境，給井下作業(yè)造成了安全隱患，對(duì)煤礦工人的生命安全形成了威脅。煤礦作業(yè)很大部分屬于井下作業(yè)，在惡劣的礦井環(huán)境中，電路極易受外界環(huán)境腐蝕影響發(fā)生故障，對(duì)供電設(shè)備保護(hù)不善易縮短電氣設(shè)備的使用壽命，影響礦井電能的正常供應(yīng)和開采，還可能加大電能消耗，在礦井設(shè)備發(fā)生故障時(shí)引發(fā)重大安全事故。此外，很多煤礦企業(yè)缺乏安全意識(shí)，一味追求產(chǎn)量，忽視對(duì)供電設(shè)備的安全防護(hù)和管理，期望一次性投入的電氣化設(shè)備系統(tǒng)能夠使用終身，忽略了對(duì)電氣設(shè)備的后期維護(hù)，加大了設(shè)備出現(xiàn)故障的可能性。因此，在煤礦生產(chǎn)過程中，管理者要重視對(duì)電氣設(shè)備的維護(hù)，強(qiáng)化設(shè)備安全運(yùn)行，確保供電線路符合《規(guī)程》相關(guān)規(guī)定[1]，做好地面供電線路、防爆電氣設(shè)備以及井下電網(wǎng)過流、短路保護(hù)等的安全檢查。

2 煤礦供電設(shè)備的安全防護(hù)

2.1 系統(tǒng)化設(shè)計(jì)煤礦供電系統(tǒng)

礦井供電系統(tǒng)主要由煤礦地面變壓器、配電裝置和供電線路等將電源輸送給中央變電所，再經(jīng)過變配電及其供電線路送至電氣設(shè)備。缺乏系統(tǒng)化的煤礦供電系統(tǒng)，易在用電過程中出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)瓦斯、煤塵爆炸或造成人身觸電，給煤礦企業(yè)帶來損失。因此，要加強(qiáng)對(duì)煤礦供電系統(tǒng)的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，尤其是其過流保護(hù)、漏電保護(hù)和接地保護(hù)3大保護(hù)，確保為生產(chǎn)作業(yè)提供穩(wěn)定、可靠與安全的供電，不在供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備中增加額外部件，必須設(shè)置時(shí)需符合相關(guān)規(guī)定。

2.2 采用綜合保護(hù)裝置

在煤礦開采不斷發(fā)展的過程中，對(duì)其供電設(shè)備的安全防護(hù)措施也在不斷創(chuàng)新。有些變電站開始使用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)即綜自系統(tǒng)，成為保證煤礦供電安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要技術(shù)手段。礦井作業(yè)環(huán)境較差，設(shè)計(jì)采用新型綜合保護(hù)裝置時(shí)，要根據(jù)井下作業(yè)環(huán)境具體分析，采用性能穩(wěn)定、體積小、方便維修的新型供電保護(hù)系統(tǒng)。根據(jù)礦井電氣設(shè)備保護(hù)的相關(guān)規(guī)定，井下電力網(wǎng)的短路電流不得超過其控制用斷路器的開斷能力，井下配電網(wǎng)路必須具有過流、短路保護(hù)裝置，并用該配電網(wǎng)路的最大三相短路電流校驗(yàn)開關(guān)設(shè)備的分?jǐn)嗄芰Α⒎€(wěn)定性能以及電纜的熱穩(wěn)定性[2]?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用于各變電站的在集散式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)能通過計(jì)算機(jī)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)電路設(shè)備的監(jiān)控和保護(hù)，提高供電效率的同時(shí)減少運(yùn)行壓力，具有管理集中和控制分散的特點(diǎn)，為員工的人身安全安全奠定了基礎(chǔ)。在針對(duì)煤礦環(huán)境設(shè)計(jì)變電站綜合自動(dòng)化保護(hù)裝置時(shí)，設(shè)計(jì)單位和相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員要對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展史和該礦地發(fā)展趨勢(shì)有清晰的認(rèn)識(shí)，才能在投入使用時(shí)真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的供電設(shè)備保護(hù)。

2.3 強(qiáng)化對(duì)供電安全的重視和管理

管理人員對(duì)供電設(shè)備狀態(tài)的重視程度十分重要，直接影響檢修人員對(duì)待工作的態(tài)度。加強(qiáng)對(duì)煤礦供電設(shè)備的安全防護(hù)，需要領(lǐng)導(dǎo)和管理者提升對(duì)供電設(shè)備安全性的重視，從而對(duì)生產(chǎn)線實(shí)行全方位管理。在供電保護(hù)和日常生產(chǎn)過程中，供電設(shè)備和用電設(shè)施必須依照規(guī)范使用，嚴(yán)格按照煤礦生產(chǎn)要求進(jìn)行，建立崗位分工并具體化到每個(gè)管理環(huán)節(jié)的負(fù)責(zé)人。各項(xiàng)與電力操作相關(guān)的工作，都需經(jīng)過審核確定安全后操縱。定時(shí)檢修，加強(qiáng)對(duì)供電設(shè)備系統(tǒng)性的安全檢查，保證礦用電氣設(shè)備和供電線路符合《規(guī)程》相關(guān)規(guī)定。確認(rèn)井下電網(wǎng)漏電保護(hù)和煤電鉆綜合保護(hù)靈敏可靠、安全監(jiān)控裝備符合要求以及井下設(shè)備檢修和停送電作業(yè)按章操作，發(fā)現(xiàn)故障后及時(shí)維修，杜絕安全隱患；出現(xiàn)電路問題時(shí)立即停止生產(chǎn)，啟動(dòng)設(shè)備應(yīng)急辦法，以員工的生命安全為重。只有管理者認(rèn)識(shí)到安全供電的重要性，操作員才會(huì)重視按規(guī)作業(yè)，才能在保證供電設(shè)備在安全的環(huán)境下順利完成生產(chǎn)工作。

3 煤礦供電設(shè)備的電氣保護(hù)技術(shù)

3.1 高壓防爆配電設(shè)備

煤礦常用的電氣設(shè)備可分為一般型電氣設(shè)備和礦用防爆型電氣設(shè)備。一般型電氣設(shè)備具有一定的防護(hù)功能但并不防爆，可用于煤礦地面使用，但采掘工作面必須使用防爆型電氣設(shè)備。現(xiàn)階段，我國大多數(shù)礦井和綜采工作面都配備了高壓防爆配電裝置。目前，常使用的高壓防爆真空配電裝置采用綜合保護(hù)器、高壓真空斷路器以及電能計(jì)量保護(hù)裝置對(duì)供電設(shè)備實(shí)行綜合保護(hù)，增加了供電設(shè)備的可靠性。此外，相關(guān)井下電氣設(shè)備操作人員應(yīng)當(dāng)適當(dāng)學(xué)習(xí)掌握相關(guān)防爆技巧保障供電安全，如本質(zhì)安全技術(shù)、超前切斷電源和快速斷電技術(shù)，通過屏蔽電纜和漏電繼電器的相互配合，超前切斷電源或在故障發(fā)生時(shí)形成最小時(shí)間快速斷電。

3.2 高壓開關(guān)柜保護(hù)技術(shù)

高壓開關(guān)柜可以提供對(duì)供電設(shè)備漏電和瞬時(shí)短路的保護(hù)，以控制電器、保護(hù)電器和測量電器等相關(guān)高壓電器裝配在封閉或敞開的金屬柜體內(nèi)作為電力系統(tǒng)中接受和分配電能的裝置。一般在空氣溫度不超過40 ℃的環(huán)境中使用。近幾年，電廠自動(dòng)化和信息化的高速發(fā)展加快了高壓開關(guān)柜對(duì)溫度檢測技術(shù)的研究，一系列無線檢測技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，提升了繼電器的穩(wěn)定性和安全性，進(jìn)一步增強(qiáng)了安全保障的水平。這種保護(hù)裝置具有操作簡單、穩(wěn)定性強(qiáng)、維修保養(yǎng)方便等優(yōu)點(diǎn)。此外，現(xiàn)代化科技發(fā)展促進(jìn)供電保護(hù)裝置由電氣保護(hù)向電磁保護(hù)轉(zhuǎn)變，推動(dòng)了自動(dòng)化保護(hù)技術(shù)的發(fā)展。

3.3 低壓供電設(shè)備保護(hù)技術(shù)

煤礦企業(yè)的低壓供電設(shè)備與一般的低壓配電系統(tǒng)相似，由配電變電所、高壓配電的線路、低壓配電電路及其相應(yīng)的控制保護(hù)設(shè)備組成。目前，低壓智能配電房通過一體化的終端實(shí)現(xiàn)配電房的自動(dòng)化監(jiān)控運(yùn)維，集保護(hù)、控制、狀態(tài)監(jiān)測及線路功率優(yōu)化分配等功能于一體，在開關(guān)柜及相關(guān)機(jī)電系統(tǒng)的配合下，在配電控制室就能完成低壓配電房的自動(dòng)化管理，具有在單臺(tái)配變出現(xiàn)故障時(shí)轉(zhuǎn)供部分負(fù)荷解決問題的優(yōu)勢(shì)。在加強(qiáng)煤礦供電設(shè)備的過程中，可以在總開關(guān)處安裝檢漏繼電器裝置，在饋電開關(guān)中配置漏電保護(hù)系統(tǒng)，形成有篩選性的漏電保護(hù)系統(tǒng)。當(dāng)供電設(shè)備總開關(guān)或單個(gè)供電設(shè)備開關(guān)出現(xiàn)問題時(shí)自動(dòng)關(guān)閉電路，及時(shí)停止供電，即智能開關(guān)。這種低壓防漏技術(shù)能夠及時(shí)避免用電故障造成的危害，充分驗(yàn)證礦井供電設(shè)備技術(shù)保護(hù)措施的有效性。

3.4 加強(qiáng)接地保護(hù)

缺乏接地保護(hù)的情況下，工作人員觸及帶電外殼時(shí)，電流經(jīng)過人體流入大地形成回路，可能引發(fā)人員觸電身亡。應(yīng)當(dāng)安裝接地裝置，在主、副水倉各埋設(shè)一塊耐腐蝕的主接地極，將其與接地導(dǎo)線焊接，連接好接地母線和導(dǎo)線。要加強(qiáng)檢查，相關(guān)維修人員應(yīng)當(dāng)保持每周不少于一次的全面檢查，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)記錄并報(bào)修。每次安裝或移動(dòng)電氣設(shè)備后，也應(yīng)詳細(xì)檢查電氣設(shè)備接地裝置的狀態(tài)，隨時(shí)加強(qiáng)檢查。每年應(yīng)至少詳細(xì)檢查一次主接地極和局部地極，測定其電阻值。一般井下總接地網(wǎng)接地電阻有專人至少每季測定一次。新安裝的接地裝置投入運(yùn)行前需要測定其電阻值并做好測試數(shù)據(jù)記錄。而在有瓦斯爆炸或煤塵爆炸的危險(xiǎn)礦井內(nèi)測定接地電阻時(shí)，要使用本質(zhì)安全性接地?fù)u表測量。