煤礦供電設(shè)備中電氣保護(hù)分析

楊登樂(lè)

摘 要：隨著煤礦生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化水平的提高，與之匹配的作業(yè)設(shè)備越來(lái)越多，其中供電設(shè)備在滿(mǎn)足設(shè)備電能需求的同時(shí)，容易受到多種因素的干擾發(fā)生故障，因此必須借助電氣設(shè)備加以保護(hù)。對(duì)此，本文以煤礦供電設(shè)備電氣保護(hù)的現(xiàn)實(shí)意義為切入點(diǎn)，就其應(yīng)用現(xiàn)狀、改善措施和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析，希望對(duì)促進(jìn)煤礦供電設(shè)備安全、高效運(yùn)行有所幫助。

關(guān)鍵詞：煤礦供電設(shè)備;電氣保護(hù);發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）09-0149-02

眾所周知，各行各業(yè)的發(fā)展均離不開(kāi)電力支持，煤礦企業(yè)也是如此，甚至在對(duì)電力的依賴(lài)程度更大，加之煤礦開(kāi)采風(fēng)險(xiǎn)性高，環(huán)境復(fù)雜，如何確保供電設(shè)備安全運(yùn)行變得非常重要，而合理有效的電氣保護(hù)技術(shù)有助于改善供電設(shè)備工作狀態(tài)和運(yùn)行水平，為煤礦安全作業(yè)、高效開(kāi)采奠定重要基礎(chǔ)。

1 煤礦供電設(shè)備電氣保護(hù)的現(xiàn)實(shí)意義

煤礦生產(chǎn)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步中的作用舉足輕重，其重要性不言而喻，可是煤炭資源消耗因逐年增加而增大了煤礦開(kāi)采的壓力，而這一過(guò)程需要供電設(shè)備提供電力支持，任何設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行中都不可避免的會(huì)發(fā)生故障，更何況煤礦多為井下作業(yè)，溫度較高、濕度較大，而且多方位、多工種立體交叉，生產(chǎn)環(huán)境不僅十分復(fù)雜而且具有高危險(xiǎn)性，顯然供電設(shè)備工作環(huán)境惡劣，在一定程度上加大了設(shè)備故障和安全事故的發(fā)生概率，因此為安全起見(jiàn)，必須利用電氣保護(hù)技術(shù)予以改善。

針對(duì)煤礦供電設(shè)備所采取的電氣保護(hù)措施主要包括過(guò)流保護(hù)、漏電保護(hù)、接地保護(hù)和過(guò)電壓保護(hù)，當(dāng)供電設(shè)備的電流大于額定電流時(shí)既容易損壞設(shè)備縮短其使用壽命，還可能引發(fā)火災(zāi)事故，所以短路保護(hù)、斷相保護(hù)、過(guò)載保護(hù)等措施較為常用;當(dāng)供電設(shè)備絕緣性能下降或損壞時(shí)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備外殼帶電，易引發(fā)人身觸電、瓦斯爆炸等事故，所以通常會(huì)在漏電后快速切斷電源;當(dāng)?shù)孛娲髿膺^(guò)電壓入侵供電設(shè)備時(shí)，易出現(xiàn)相間短路、匝間短路、對(duì)地漏電等事故，所以過(guò)電壓保護(hù)措施比較常見(jiàn)[1]。此外還有接地保護(hù)，主要用于人身安全的保證。由此可見(jiàn)，對(duì)于煤礦供電設(shè)備來(lái)說(shuō)，采取適當(dāng)?shù)碾姎獗Ｗo(hù)措施必要而迫切。

2 煤礦供電設(shè)備及電氣保護(hù)現(xiàn)狀分析

2.1 煤礦供電設(shè)備現(xiàn)狀

首先是電源設(shè)計(jì)缺陷，部分煤礦企業(yè)過(guò)于強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，致使電源設(shè)計(jì)存在缺陷，極易釀成安全事故，尤其是隨著煤礦升降機(jī)、排水泵等用電設(shè)備的大量使用，不僅需要更多的電能支持，而且需要高安全的作業(yè)環(huán)境，即使為保證安全供電按照規(guī)定設(shè)計(jì)了雙回路線路，但安裝不規(guī)范甚至偷工減料，埋下了極大的安全隱患。然后是供電距離過(guò)遠(yuǎn)，為提高煤礦產(chǎn)量很多煤礦企業(yè)采用了不斷拉長(zhǎng)作業(yè)線的方法，致使供電距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)當(dāng)初的設(shè)計(jì)規(guī)定，如此一來(lái)，不僅供電電壓不穩(wěn)定，供電效果差，影響了設(shè)備運(yùn)行效率和質(zhì)量，而且還增加了一定的電能損耗和安全風(fēng)險(xiǎn)。最后是供電設(shè)備負(fù)擔(dān)過(guò)重，煤礦企業(yè)在致力于生產(chǎn)效益提高的過(guò)程中，往往會(huì)投入更多的生產(chǎn)設(shè)備和裝置，但卻忽視供電設(shè)備的匹配，因此在大量作業(yè)設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行之下，供電設(shè)備的老化或故障可能會(huì)有所提前，性能也會(huì)隨之降低，進(jìn)而難以滿(mǎn)足煤礦生產(chǎn)的實(shí)際用電需求。

2.2 供電設(shè)備電氣保護(hù)現(xiàn)狀

不可否認(rèn)，很多煤礦企業(yè)相繼采取了一定的措施用于供電設(shè)備的電氣保護(hù)，但應(yīng)用效果卻并不理想，普遍存在問(wèn)題和不足，主要包括電氣保護(hù)系統(tǒng)不完善，電氣保護(hù)技術(shù)與裝置滯后，電氣保護(hù)功能與實(shí)際要求脫節(jié)等，具體表現(xiàn)為：注重水和空氣的影響忽視易燃易爆氣體，致使繼電保護(hù)裝置與實(shí)際保護(hù)需要不符，繼續(xù)改進(jìn)，所選用的電氣保護(hù)裝置存在質(zhì)量缺陷或者性能較差，難以適應(yīng)復(fù)雜惡劣的煤礦作業(yè)環(huán)境，再者就是電氣保護(hù)形式過(guò)于單一，方式比較簡(jiǎn)單，甚至有的企業(yè)只負(fù)責(zé)安裝使用卻不注重維護(hù)檢修，導(dǎo)致電氣保護(hù)裝置自身出現(xiàn)故障或者失效，使其保護(hù)功能受到限制?？傊?，煤礦供電設(shè)備電氣保護(hù)現(xiàn)狀不容樂(lè)觀，亟待完善。

3 煤礦供電設(shè)備電氣保護(hù)的改善措施

3.1 立足實(shí)際，制定電氣保護(hù)方案

煤礦企業(yè)在進(jìn)行供電設(shè)備電氣保護(hù)時(shí)，必須充分認(rèn)識(shí)電氣保護(hù)對(duì)供電設(shè)備的重要影響，然后從實(shí)際情況出發(fā)，制定切實(shí)有效的電氣保護(hù)方案。具體來(lái)說(shuō)，一方面需要加大重視程度與投資力度，對(duì)現(xiàn)有供電設(shè)備部署給予適當(dāng)?shù)恼暮蛢?yōu)化，重點(diǎn)對(duì)雙回路電源線路進(jìn)行檢查，確保其安裝規(guī)范，無(wú)安全漏洞，對(duì)于供電線路過(guò)長(zhǎng)問(wèn)題，需要優(yōu)化布線，使其既能滿(mǎn)足正常用電需求，又能保證電壓和供電質(zhì)量穩(wěn)定可靠，盡量減少電氣保護(hù)的負(fù)擔(dān)[2]。另一方面則要綜合分析供電設(shè)備的額定電壓、額定電流、功率因數(shù)、絕緣要求等因素，對(duì)其電氣保護(hù)作統(tǒng)一規(guī)劃，并結(jié)合煤礦特殊的作業(yè)環(huán)境，選擇安全可靠、高效經(jīng)濟(jì)、環(huán)保節(jié)能類(lèi)的電氣保護(hù)設(shè)備和裝置，重點(diǎn)對(duì)電氣保護(hù)裝置的性能、功能、適應(yīng)條件、使用壽命等進(jìn)行綜合考量，確保其在達(dá)到工作要求的前提下創(chuàng)造更多的價(jià)值。

3.2 不斷創(chuàng)新，拓展電氣保護(hù)途徑

鑒于煤礦企業(yè)目前使用的供電設(shè)備以礦用通用性高壓開(kāi)關(guān)柜、移動(dòng)變電站、防爆配電裝置等為主，因此可圍繞這幾類(lèi)設(shè)備采取適當(dāng)?shù)碾姎獗Ｗo(hù)措施。在高壓開(kāi)關(guān)柜中采用較多的是繼電保護(hù)技術(shù)，具體以相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置為主，當(dāng)設(shè)備及其元件出現(xiàn)故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置可準(zhǔn)確而迅速的斷開(kāi)故障元件，將故障影響程度和范圍降至最低，目前應(yīng)用比較廣泛且效果較好的是功能完善、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的微機(jī)保護(hù)，在保障煤礦安全生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。在低壓供電設(shè)備中多采用的是智能開(kāi)關(guān)，即將檢漏繼電器安裝在供電設(shè)備開(kāi)關(guān)位置，必要時(shí)可增設(shè)漏電保護(hù)單元予以協(xié)作，這樣的話，當(dāng)供電設(shè)備或者某一線路短路或者漏電時(shí)，即使保護(hù)單元不動(dòng)作，繼電器也會(huì)工作作跳閘處理，不僅可以保護(hù)設(shè)備和電路穩(wěn)定運(yùn)行，也減少了由此造成的人力和資金投入，應(yīng)用效果良好。經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展的低壓供電設(shè)備電氣保護(hù)主要分為集中控制和零序電壓法，其中前者適用于分散性漏電保護(hù)，判斷準(zhǔn)確性較高，后者可隨時(shí)采集分析設(shè)備異常數(shù)據(jù)，并對(duì)供電設(shè)備的電容、電壓故障實(shí)施自動(dòng)修復(fù)，有助于及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常[3]。對(duì)于變電站而言變壓器處于核心地位，其中接地保護(hù)和瓦斯保護(hù)是重點(diǎn)環(huán)節(jié)，接地保護(hù)通常需要用導(dǎo)線將各種接地裝置進(jìn)行連接形成保護(hù)接地網(wǎng)，使其電阻低于2Ω以下，當(dāng)人身觸及某一項(xiàng)的帶電設(shè)備的金屬外殼時(shí)，漏電電流會(huì)經(jīng)過(guò)總接地網(wǎng)流入大地，進(jìn)而很好的保護(hù)人身安全，而且很小的漏電電流還可明顯降低瓦斯、煤塵等爆炸危險(xiǎn)?？偟膩?lái)說(shuō)，增強(qiáng)煤礦供電設(shè)備電氣保護(hù)的內(nèi)在聯(lián)系、提高其集成性和實(shí)效性，可以進(jìn)一步提升電氣保護(hù)的保護(hù)效果和效益。

3.3 與時(shí)俱進(jìn)，優(yōu)化電氣保護(hù)裝置

考慮到煤礦多為井下作業(yè)，環(huán)境復(fù)雜惡劣，開(kāi)關(guān)種類(lèi)繁多，所以在對(duì)供電設(shè)備進(jìn)行電氣保護(hù)時(shí)還應(yīng)做好防爆安全工作，建議推廣高可靠性、接口規(guī)范、占地較小、性?xún)r(jià)比高以及便于維修的綜合保護(hù)裝置系統(tǒng)，如煤礦系統(tǒng)中的kj36、kj67等電力監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)化程度都比較成熟，除了對(duì)電路短路、斷路、缺相等異常情況提供完善的保護(hù)作用外，還集測(cè)量、通訊、控制于一體，可在數(shù)據(jù)共享的同時(shí)對(duì)供電設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決故障[4]。當(dāng)然選用與否還應(yīng)視煤礦企業(yè)的實(shí)際情況而定。

再者便是一系列先進(jìn)可靠的電氣保護(hù)裝置和元件，如在供電設(shè)備過(guò)流保護(hù)中，為進(jìn)一步提高短路保護(hù)的快速性和靈敏度，快速斷電保護(hù)和相敏過(guò)流保護(hù)在近年來(lái)應(yīng)用較多;在供電設(shè)備漏電保護(hù)中，應(yīng)用較多的是監(jiān)視型屏蔽電纜，以此獲得較為完善的漏電保護(hù);在供電設(shè)備過(guò)電壓保護(hù)中通常在開(kāi)關(guān)中裝設(shè)阻容或進(jìn)行壓敏保護(hù)。在電氣保護(hù)技術(shù)的不斷發(fā)展下，電氣保護(hù)裝置也在更新?lián)Q代，如智能型低壓真空斷路器，不僅可以保護(hù)電源設(shè)備與線路免受短路、過(guò)載、欠電壓，而且還具有一定的接地保護(hù)功能;自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)，不僅安裝簡(jiǎn)單、操作安全，而且動(dòng)作后無(wú)需更換元件，除了能夠分?jǐn)嚯娐吠?，還具有短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、欠電壓保護(hù)等功能;突波吸收器也成為壓敏電阻，主要用于保護(hù)供電設(shè)備中的電子元件免受雷擊或開(kāi)關(guān)突波的影響，即防雷與過(guò)壓保護(hù)，具有反應(yīng)快速的特點(diǎn)[5];漏電保護(hù)器，可以在檢測(cè)漏電電流大小后發(fā)出并完成動(dòng)作跳閘等。值得注意的是，選用的電氣保護(hù)裝置和元件的技術(shù)參數(shù)必須與煤礦供電設(shè)備電氣保護(hù)要求相契合。

此外，煤礦供電設(shè)備對(duì)電氣保護(hù)的基本要求是安全可靠，因此還需要對(duì)電氣保護(hù)裝置進(jìn)行定期的檢修和維護(hù)，并根據(jù)實(shí)際需要更新電氣保護(hù)技術(shù)和裝置，以此使其保護(hù)優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮。

4 煤礦供電設(shè)備中電氣保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)

雖然在科技力量的作用下，煤礦供電設(shè)備中電氣保護(hù)措施也在發(fā)展和更新，但與預(yù)期結(jié)果還有一定的差距，而且隨著煤礦生產(chǎn)難度和風(fēng)險(xiǎn)的增加，對(duì)電氣保護(hù)的要求也在逐步提高，故在以后的發(fā)展中，要想供電設(shè)備電氣保護(hù)效果得到質(zhì)的提升，就必須深度融合通訊技術(shù)、信息化技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)以及自適應(yīng)理論，重點(diǎn)加快電氣保護(hù)裝置的一體化發(fā)展步伐，通過(guò)對(duì)故障錄波功能和自適應(yīng)功能，實(shí)現(xiàn)雙重化保護(hù)，以便基于資源共享使故障判斷更加靈活、準(zhǔn)確、實(shí)用，進(jìn)而快速精準(zhǔn)的發(fā)現(xiàn)供電設(shè)備異常狀態(tài)，并減少電氣保護(hù)誤動(dòng)概率，確保煤礦供電設(shè)備運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠，同時(shí)與之相關(guān)的設(shè)備故障分析技術(shù)、礦用防爆開(kāi)關(guān)技術(shù)、新型光電流互感器等也應(yīng)同步發(fā)展。簡(jiǎn)而言之，未來(lái)的煤礦供電設(shè)備電氣保護(hù)系統(tǒng)將會(huì)具有更高程度的自適應(yīng)化、智能化和綜合一體化。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，煤礦供電設(shè)備電氣保護(hù)與煤礦的安全生產(chǎn)息息相關(guān)，這就要求我們正確認(rèn)識(shí)供電設(shè)備對(duì)煤礦生產(chǎn)的重要影響，充分發(fā)揮電氣保護(hù)的優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)新電氣保護(hù)的應(yīng)用方式，拓展電氣保護(hù)的應(yīng)用范圍，使其在保證供電設(shè)備正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上盡可能的減少故障概率，促進(jìn)煤礦作業(yè)健康、穩(wěn)定的發(fā)展。

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