煤矿电气系统设计要求及控制电路常见问题探讨

黎达

（中国钢研科技集团吉林工程技术有限公司，吉林 长春 130022）

在煤矿生产中，电气设备的使用日益频繁，在煤矿生产中发挥了越来越重要的作用，而大量的先进的电气设备应用到煤矿生产中，提高了煤矿的生产效率，但是在运行期间也出现了有些问题，威胁到煤矿的安全。对于这些新技术新设备的使用，要在设计方面进行分析，达到更好的为煤矿的安全生产奠定基础。

1 电气系统自身引起的煤矿事故的原因分析

一是敷设在井下巷道内的电缆，由于长年处于阴暗潮湿的环境下运行，周围的潮气极易入侵到电缆内部，从而产生过电压击穿绝缘层，同时在这种潮湿的环境下，绝缘层也很容易老化，这种情况下绝缘水平就处于一个很低的水平上，达到一定低值时就会发生击穿，从而产生集中漏电。

二是开关设备长期使用，接线板潮湿可能造成漏电；其内部元件或导线，因某种原因使绝缘恶化、导线头碰壳也会造成漏电；自动馈电开关中的过流继电器，当调整螺杆拧得过低时也会因相对地放电而造成漏电。

2 目前对煤矿电气系统的设计要求

2.1 设计中选用防爆设备

选用防护能力较强的防爆类型电气设备，此外，在温度组别上，选择高于应用环境气体点燃温度的组别。另外对于易爆气体和粉尘同时存在的危险场所设备选型时，一定要选用气体和粉尘双重防爆的电气设备，其防爆等级既要满足爆炸气体的特性，还要满足可燃性粉尘特性。

2.2 电缆和电气设备在注意不能浸泡于水中，在尽量保持其所处位置是干燥的，同时对于电缆和电气设备不能进行挤压和刺，这样极易使电缆损坏。

2.3 要避免导线连接处松散，同时连接处要保持光滑，不能有毛刺存在。

2.4 不增加额外部件

2.5 设置保护装置

根据煤矿细则规定，对于保护电缆干线的装置按公式：z≥IQe+KxΣle（z为过流保护装置的电流整定值，A；IQe为容量最大的电动机额定启动电流，A；Kx为需用系数，取0.5~1；Σle为其余电动机额定电流之和，A）。而实际中往往凭经验不按公式计算，草率确定整定值，致使与实际产生误差，从而导致事故发生。

2.6 对于电网的对地电容电流进行补偿

2.7 设置漏电保护装置

在井下的带电导体、电气元件和电缆接头等都要安装漏电保护装置，使这些带电体都被封闭在坚固的外壳内。在电气设备的外壳与盖子间设置可靠的机械闭锁装置，以保证未合上外盖前不能接通电源，或者在接通后，便不能打开外盖。这一措施有效地防止了因带电检修而造成的触电事故。

井下配电变压器的中性点禁止直接接地，以减小漏电或触电电流。

2.8 避免电气设备失爆

在瓦斯和煤尘爆炸事故中，由于电火花等电气设备失爆引起的瓦斯和煤尘事故占有较大比例。为了满足煤矿井下需要，国家制定了防爆电气设备标准，各种类型防爆设备的防爆措施不同，必须依据国家标准GB3836执行，保证各类防爆措施有效。

2.9 设置环境安全监控系统

环境安全监控系统主要用来监控有关气体（CH4，CO2，O2，SH2等）浓度、风速、负压、湿度、温度等数据及风门、风窗主要设备开停状态，实现甲烷超限声光报警、断电及风-电闭锁控制等。

瓦斯、煤尘、水灾合理配置必要的检测仪器、仪表，检修、维修工具和备件，以确保设备的正常运行。建立电气设备采购制度和标准，并附以必要的检测，确保合格的产品投入使用。运用先进的科学技术方法和建立健全高效的安全管理机制加强矿山安全生产。

2.10 尽量使用低压电气

对人身接触机会较多的电气设备，采用较低的额定电压。例如手持式电钻、照明设备及信号装置的额定电压不得超过127V，而井下各种电气控制回路的额定电压则限制在12~42V以内。

3 煤矿电气控制电路常见问题及设计措施

3.1 电控系统失控

煤矿电气控制电路的安全运行与管控，是保障煤矿井下作划顺利完成的基础，也是对于井下作业人员的基本人生安全保护。如果在长期的使用过程中，不能及时对煤矿电气控制电路对性系统的检查与检测，极有可能引发煤矿电气控制电路的全线瘫痪，进而导致整个矿区的电控系统失控。煤矿电气控制电路是电控系统进行远程操作的连接载体，如果一旦发生线路故障或问题，电控系统的操作命令也就难以及时传达到电气设备，进而有可能引发全区电控系统的失控，严重危及到生产安全和煤炭开采工作的顺利开展和进行。

预防措施：在井下低压电网中，漏电故障占电气故障70%左右，因此，漏电故障是影响供电可靠性的主要因素。选择性漏电保护可以缩小漏电故障的停电范围，缩短寻找和消除漏电故障的时间，可以提高供电的可靠性。另外，选择性漏电保护中旁路地分流技术的应用，可以在较大程度上减小因电动机反电势和电网分布电容所形成的故障点电流，提高了电气安全程度。

3.2 腐蚀电缆外表及金属管线

在运输巷道中，除了架线与轨道之外，还铺设有高压电缆和风管、水管，这些管线都是杂散电流的良好通道。在回电点附近，电流从管线中流出。电流的流出点使管线受到腐蚀。井下运输巷道非常潮湿，井下水又多为酸性，由于电解作用而腐蚀金属。电流从正电源流到正极，在电解槽中电从正极板流出，而电子流恰恰相反，从正极板流向直流电源的正端。正极板失掉电子而带正电，与电解液中的硫酸根离子结合而变成硫酸盐，因此，正电的金属脱落于电解液中，运输巷道中的电缆外皮有电流流出，如同电槽中的正极，因此被腐蚀。

预防措施：电缆的选择应根据不同的用途和使用场合，按经济电流密度来选取，并且考虑线路电压损失和短路保护的需要。

结语

煤矿的安全生产不仅关系到煤矿职工的生命安全，同时对于国家稳定也有一定的影响。在煤矿电气设备不断革新的形势下，要对电气设备的设计进行相应的改进，为了适应煤矿生产的需求。吸取国内外先进的设计理念，不断的提高专业技术知识，对电气设备的性能不断的优化，减少煤矿电气事故的发生率。

[1]田庆军，周晓娟.当前煤矿电气设备安全管理存在的问题和对策[J].煤炭技术，2009.[2]GB50054-95，低压配电设计规范[S].

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