淺談煤礦并下低壓供電系統(tǒng)短路保護問題

摘要：當前，煤礦開采過程中機械化程度日益提高，其中必然會應(yīng)用到低壓供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)存在著短路問題，會對礦井安全生產(chǎn)造成負面影響。本文探討了其短路根源，闡述了科學(xué)合理的保護措施，以期為煤礦開采過程中低壓供電系統(tǒng)短路保護問題提供參考建議。

關(guān)鍵詞：煤礦;低壓供電系統(tǒng);短路;保護措施

煤礦井下條件較為惡劣，不僅空氣潮濕，而且空間狹小，通常涌水量大，并且井下瓦斯含量非常高。就采掘工作面的機械而言，其電氣設(shè)備部分負荷變化相對較大，運行與啟動當中都會引起短路故障，進而導(dǎo)致安全事故。所以，今后有必要深入分析其短路原因，然后采取科學(xué)合理的保護措施。

一、煤企供電系統(tǒng)的要求

具體來說，主要有幾個基本要求：可靠性、安全性、經(jīng)濟性與供電質(zhì)量。所謂可靠性，即指不會出現(xiàn)供電中斷問題，否則會因為水泵停運而引發(fā)水災(zāi)，還會由于局部風(fēng)機停運而使得井下瓦斯積聚，最終導(dǎo)致瓦斯事故。經(jīng)濟性，即井下電氣設(shè)備運行過程中耗電量較高，伴隨機械化水平的逐漸提高，電耗肯定會不斷增大，因此，供電設(shè)計必須盡量減小電耗，保證經(jīng)濟性。供電質(zhì)量的指標主要包括頻率與電壓，必須保持允許的誤差范圍之內(nèi)。所謂安全性，即指供電過程中必須確保安全，不會出現(xiàn)各種類型的用電故障。

二、某礦井下供配電系統(tǒng)接線方法與短路故障

（一）低壓配電系統(tǒng)的接線方法

該礦低壓斷路開關(guān)的設(shè)置原則和高壓系統(tǒng)一致，在綜合考慮的基礎(chǔ)上確定。對于該礦采區(qū)低壓設(shè)備而言，在確定設(shè)置供電的斷路開關(guān)過程中，要兼顧它們的特殊矛盾。采用科學(xué)合理的模式，特別是需要從有助于生產(chǎn)與安全供電的角度入手，考慮到采區(qū)機電維修工作者的操作便捷性。這是設(shè)計與安裝工作中容易忽略的一個環(huán)節(jié)。

變電所內(nèi)斷路開關(guān)的設(shè)置。當安裝一臺變壓器時，所使用的是傳統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)，根據(jù)巷道布置、采掘機電設(shè)備的布局及其彼此存在的關(guān)系，分為若干個配電點。變電所內(nèi)斷路開關(guān)的設(shè)置方法如下：低壓側(cè)需要配備電源總斷路開關(guān)一臺，與此同時，檢漏繼電器要和該側(cè)電源總斷路開關(guān)相連。采區(qū)變電所內(nèi)分路斷路開關(guān)的設(shè)置數(shù)量，主要是由它供電出去的分路數(shù)所決定。一般每配出一路，就需要設(shè)計上1臺分路斷路開關(guān)，而配出分路的數(shù)量，應(yīng)當根據(jù)采區(qū)的布置、配電點的位置、各個配電點的負荷情況等方面來確定。

（二）故障原因

短路時兩根或三根導(dǎo)線直接構(gòu)成回路，電流不流經(jīng)負載。具體來說，包括以下幾種11 W況：相間、相和地之間的短路等。短路多數(shù)是因電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞引起的，此外，煤礦井下沒有漏電保護而長期存在的漏電故障，或許會造成相間短路。

綜合該礦實際情況，故障原因如下：一是電氣設(shè)備內(nèi)部短路。包括繼電器、電動機、變壓器等，這些設(shè)備的質(zhì)量不達標而造成的短路。另外，檢修設(shè)備時忘記拿走的金屬工具也會引起該類故障。不僅如此，由于井下比較潮濕，會影響電器設(shè)備的絕緣性能，在被電流擊穿以后同樣會造成該類問題;二是三相短路及相間短路。維修設(shè)備當中發(fā)生過多起忘三相短路接地或忘拆除短路接線導(dǎo)致的供電短路故障;三是皮帶機等設(shè)備電機在短時間之內(nèi)多次起動而造成的故障;四是電纜爆炸。通過分析從前的案例不難看出，電纜接頭銜接不嚴密，發(fā)生機械擠壓過程就會帶來一定程度的物理損害，使其絕緣性能受到影響，通電狀態(tài)下發(fā)生擊穿現(xiàn)象而引發(fā)該類問題。

深入分析其中的根源可以看出，要想妥善處理短路故障，不僅要采取科學(xué)合理的技術(shù)措施，還應(yīng)當對電氣管理技術(shù)人員加大培訓(xùn)教育力度，提高他們的綜合素質(zhì)，盡可能地減小故障發(fā)生的概率。

三、井下供電短路保護的措施

長期以來，供電短路故障使該礦蒙受嚴重損失，此時就迫切需要研究相關(guān)保護措施。企業(yè)為解決這一問題，由供電技術(shù)部牽頭創(chuàng)建了相應(yīng)的短路保護措施項目小組，負責針對該問題進行研究，制定保護措施。詳細內(nèi)容見下文。

（一）應(yīng)用相敏保護裝置

在供電線路的保護中引入BXLL XLMI等相敏保護裝置，能夠準確診斷正常起動峰值電流故障，實現(xiàn)其保護措施的功能。根據(jù)該礦供電線路的基本情況，企業(yè)在其中配備了相應(yīng)的相敏保護裝置（RPS10型）。短路發(fā)生時主要表現(xiàn)出以下特點：第一，短路電流相對較大，第二，功率因數(shù)較高，超過0.95.正常運行時，工作面電流比額定值小，功率因數(shù)處于0.85附近。在具體的實踐中，它能夠有效解決由于機械設(shè)備電機頻繁起動所造成的相關(guān)問題。

（二）應(yīng)用電子保護措施

從短路保護靈敏度的方面分析，還引入了電子保護措施。所采用的傳感器是空心的互感器作，為確保其正常運行還引入了復(fù)合式的電源，預(yù)防了短路問題。另外，除濕裝置、智能操控裝置等能夠有效控制短路電源，為其穩(wěn)定供電奠定堅實的基礎(chǔ)。采取該措施可以明顯減少三相、相間短路。

（三）光纖縱差保護裝置的應(yīng)用

為確保供電穩(wěn)定性，還引入了礦井專用光纖縱差保護器，該設(shè)備具有電流速斷保護功能，可以實現(xiàn)快速保護。該裝置包括以下幾個模塊：井上監(jiān)控主機、監(jiān)控通訊分站、光纖通信環(huán)網(wǎng)、底層設(shè)備。高爆、饋電開關(guān)等均利用RS485總線聯(lián)系進行監(jiān)控的，能夠用來保護與監(jiān)控線路。光纖通信環(huán)網(wǎng)、監(jiān)控通訊分站和計算機系統(tǒng)進行信息的采集、存儲和處理，使得全網(wǎng)供電系統(tǒng)具有了短路保護功能

（四）提高技術(shù)人員專業(yè)水平，定期進行檢修

針對技術(shù)工作中業(yè)務(wù)水平相低的問題，該礦對這部分人員進行了專業(yè)培訓(xùn)，提升他們的專業(yè)水平。對于那些關(guān)鍵設(shè)計的維護，對他們的上崗資質(zhì)證書進行認真審查。除此之外，還定期對各種電氣設(shè)備進行維護，加大保養(yǎng)管理力度。按照相關(guān)制度要求進行養(yǎng)護，頒布實施科學(xué)合理的激勵機制，管理人員必須經(jīng)常到現(xiàn)場監(jiān)督，對發(fā)現(xiàn)的隱患盡快予以糾正。同時，針對維護過程中的各種問題，適當獎勵和懲處，優(yōu)化相關(guān)制度，調(diào)動員工的工作熱情。由此能夠減小由于電氣設(shè)備質(zhì)量不達標與維護工作不到位引起的相關(guān)故障。

四、結(jié)束語

綜上所述，本文以某礦低壓供電系統(tǒng)為例，分析了低壓配電系統(tǒng)的接線方法，指出常見的短路故障原因。然后闡明了科學(xué)合理的保護措施，并在實踐中取得良好的成效。

參考文獻：

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作者簡介：袁金峰，（1972.4），男，漢，籍貫：河南鄙陵;大專;畢業(yè)于平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院：礦山機電。