煤礦供電設(shè)備中電氣保護(hù)的探究

孫曉東

摘要：針對(duì)煤礦供電設(shè)備中電氣保護(hù)技術(shù)的要求與應(yīng)用現(xiàn)狀，分析煤礦供電設(shè)備中存在的問題，探討煤礦供電設(shè)備電氣保護(hù)的各種技術(shù)：高壓開關(guān)柜設(shè)備電氣保護(hù)技術(shù)、低壓供電設(shè)備電氣保護(hù)技術(shù)、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的電氣保護(hù)技術(shù)、保護(hù)裝置電氣保護(hù)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：煤礦供電設(shè)備；電氣保護(hù)；應(yīng)用要求；實(shí)際應(yīng)用

煤炭在我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中居于重要地位，隨著煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國(guó)也越來(lái)越重視煤礦的安全生產(chǎn)，特別是煤礦電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)于煤礦生產(chǎn)安全性有關(guān)鍵影響。管理人員應(yīng)該從管理、維護(hù)、檢測(cè)等多個(gè)方面著手，對(duì)電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)進(jìn)行全方位監(jiān)控，切實(shí)降低煤礦安全事故發(fā)生的概率，保障煤礦生產(chǎn)人員的人身安全。

1煤礦電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)概述

與其他領(lǐng)域的供電系統(tǒng)相似，煤礦生產(chǎn)所用的供電系統(tǒng)同樣要求很高的安全性，供電系統(tǒng)出現(xiàn)問題將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全隱患，進(jìn)而造成難以估量的損失。煤礦是一種相對(duì)特殊的產(chǎn)業(yè)，因此其供電系統(tǒng)也具備一定的特殊性，主要表現(xiàn)在：供電系統(tǒng)的安全性不僅影響煤礦生產(chǎn)人員的人身安全，還影響著供電設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，煤礦生產(chǎn)耗電量巨大，因此必須采取恰當(dāng)?shù)拇胧┱{(diào)整供電質(zhì)量和供電時(shí)間，在確保煤礦安全生產(chǎn)的同時(shí)降低運(yùn)行成本，提高煤礦的綜合效益。我國(guó)煤礦生產(chǎn)使用較為普遍的電氣設(shè)備有兩類，即一般的電氣設(shè)備和防爆電氣設(shè)備。一般電氣設(shè)備具備一定的防護(hù)能力，主要用于確保電力系統(tǒng)運(yùn)行正常，但是一旦發(fā)生如煤礦爆炸等重大安全事故時(shí)，此類電氣設(shè)備的防護(hù)作用得不到發(fā)揮，因此一般電氣設(shè)備往往應(yīng)用在瓦斯?jié)舛容^低的礦井中；防爆電氣設(shè)備主要用于防護(hù)電氣故障引起的瓦斯爆炸事故，一般用于對(duì)安全性要求較高的位置如煤礦采掘工作面等。

2煤礦供電設(shè)備中存在的問題

2.1電氣設(shè)備保護(hù)措施不完善

礦井下的供電需要面臨復(fù)雜的環(huán)境因素，其不僅需要提高煤礦開采效率，還需要在充滿易燃易爆氣體的環(huán)境中安全運(yùn)行，因此需要應(yīng)用電氣保護(hù)設(shè)備。如果電氣設(shè)備保護(hù)措施不完善，將會(huì)使供電設(shè)備直接暴露在礦井下，無(wú)法為井下供電線路提供有效保障，容易誘發(fā)安全事故，進(jìn)而影響煤礦企業(yè)的利益與聲譽(yù)。

2.2電源設(shè)計(jì)不合理

許多煤礦企業(yè)不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，而忽略電源的設(shè)計(jì)，導(dǎo)致電源在使用中存在安全漏洞，容易釀成安全事故。隨著電力設(shè)備的不斷增多，煤礦生產(chǎn)過程耗費(fèi)的電能也隨之增多，用電壓力的增大需要安全的用電環(huán)境才能保證其正常運(yùn)行，電源設(shè)計(jì)不合理會(huì)使供電安全無(wú)法得到有效保障。雙回路式線路是礦井下使用最多的電源，可確保煤礦用電安全，但很多企業(yè)受利益的驅(qū)使未按要求安裝雙回路式線路電源，為煤礦安全生產(chǎn)埋下了巨大隱患，威脅著井下員工的生命安全。

2.3礦井下超遠(yuǎn)距離供電不安全

隨著煤炭開采作業(yè)線的拉長(zhǎng)，供電距離也在不斷增加，這種超遠(yuǎn)距離供電容易受礦井環(huán)境的影響，存在較多風(fēng)險(xiǎn)因素。超遠(yuǎn)距離供電導(dǎo)致供電線路中電壓低于正常水平，不僅影響電力設(shè)備的運(yùn)行效率，還增加了電力損耗成本，極易損壞電力設(shè)備，嚴(yán)重影響了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。礦井下超遠(yuǎn)距離供電因電極不穩(wěn)定，既無(wú)法滿足電力設(shè)備的運(yùn)行需求，也無(wú)法保證用電安全，增加了煤礦安全生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。

3煤礦供電設(shè)備中電氣保護(hù)的有效方法

3.1煤礦供電設(shè)備的漏電保護(hù)

近年來(lái)我國(guó)著力研究供電設(shè)備的漏電保護(hù)技術(shù)，開發(fā)出多種井下和地面都能夠使用的漏電保護(hù)裝置，這些裝置的工作原理差異較小，一般是利用相敏脈沖選擇控制電流，防止電流突然增加給供電系統(tǒng)和電力設(shè)備造成危害，礦井變電系統(tǒng)使用的技術(shù)較為復(fù)雜，有短路保護(hù)、過載保護(hù)、漏電保護(hù)等。我國(guó)煤礦生產(chǎn)使用的繼電保護(hù)器工作原理是檢測(cè)電路供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如果出現(xiàn)問題或者故障則自動(dòng)切斷電路以保護(hù)電路和電氣設(shè)備，自動(dòng)化程度和安全性有保障，一般的繼電器、熔斷器都能夠應(yīng)用在這個(gè)系統(tǒng)中，但是隨著煤礦的不斷發(fā)展，熔斷器的反應(yīng)速度已經(jīng)難以滿足需求，因此接觸器和繼電器結(jié)合使用效果良好，被廣大煤礦企業(yè)所采用；繼電保護(hù)器的工作順序?yàn)椋弘娐凡杉盘?hào)并傳輸?shù)嚼^電保護(hù)器中，然后測(cè)量裝置初步檢測(cè)和判斷信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，信號(hào)進(jìn)入邏輯判斷裝置并進(jìn)行組合運(yùn)算，然后將執(zhí)行指令發(fā)送給執(zhí)行裝置，由執(zhí)行裝置來(lái)完成漏電保護(hù)工作。

3.2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中新型保護(hù)裝置的方法

隨著電子信息技術(shù)、遠(yuǎn)程控制技術(shù)、電氣工程以及自動(dòng)化技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，系統(tǒng)化、信息化、智能化的觀念已經(jīng)深入人心。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)外有很多著名的公司研制出了諸多不同類型的微機(jī)智能保護(hù)裝置，例如，美國(guó)SEL公司的SEL-279、SEL-321型，GE公司的ALPS型，德國(guó)西門子公司的7SA531型等。國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)了南自廠的WXB系列，南瑞繼保集團(tuán)的RS系列，北京德威特集團(tuán)的DVP-600系列等相對(duì)完備的微機(jī)智能自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)。

3.3高壓供電設(shè)備的電氣保護(hù)方法

地面變電所和井下中央變電所等使用的地面和礦用一般型高壓開關(guān)柜主要使用繼電保護(hù)裝置。此類礦用高壓開關(guān)設(shè)備的保護(hù)繼電器以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)，主要安裝在專門的繼電器儀器室內(nèi)或者獨(dú)立構(gòu)成的保護(hù)裝置屏上。隨著微處理機(jī)保護(hù)器的廣泛推廣，傳統(tǒng)的高壓開關(guān)設(shè)備的保護(hù)繼電器已無(wú)法滿足某些性能的要求，需要進(jìn)行改革和完善。目前，構(gòu)造簡(jiǎn)易的保護(hù)脫扣器以及功能強(qiáng)大、性能完備的微機(jī)綜合保護(hù)器已經(jīng)投入到井下采區(qū)變電所和綜采工作面所使用的高壓防爆配電裝置中。通過大量實(shí)踐證明，其高效可靠的性能滿足了煤礦員工及煤礦企業(yè)的需求。

3.4礦用新型綜合保護(hù)裝置保護(hù)方法

因煤礦井下作業(yè)環(huán)境比較惡劣，開關(guān)設(shè)備類型繁雜，結(jié)構(gòu)多樣，安裝范圍極其有限，還要做好防爆措施，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)有必要在煤礦企業(yè)推廣應(yīng)用。新型的綜合保護(hù)裝置不僅體積小，接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，而且保護(hù)模塊具有高性能、高可靠性、高靈活性、方便維護(hù)、性價(jià)比高、功能完備等優(yōu)越性。操作采用的儀器擁有高效的開放式軟硬件系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)以及多道程序并發(fā)執(zhí)行的工作方式，方便操作者之間的交流溝通。

4結(jié)束語(yǔ)

技術(shù)人員要在進(jìn)行設(shè)計(jì)與安裝時(shí)，全面考慮煤礦電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)的工作環(huán)境，有針對(duì)性的采取各種防護(hù)措施，才能為煤礦電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)提供可靠保障。此外，還要加大對(duì)先進(jìn)設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用，讓煤礦電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)運(yùn)行的更加安全和穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

[1]李慶明.關(guān)于煤礦供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的保護(hù)研究.中國(guó)設(shè)備工程，2018.14.189-190.

[2]劉堯.煤礦供電設(shè)備中電氣保護(hù)技術(shù)研究.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2017.21.31-41.

[3]趙帥.煤礦供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備保護(hù)的技術(shù)研究探討.機(jī)械管理開發(fā)，2016.31.10.180-181.

（作者單位：臨沂礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司）