煤矿供电系统和电气设备保护的技术研究

杨柳

[摘 要]供电系统与电气设备保护是整个煤矿安全的重要组成部分，对于整个煤矿生产过程，以及企业的发展都具有非常重要的作用。就现在的形势看，为了保证煤矿的安全生产工作，一定要做好煤矿供电系统和电气设备的保护工作。对于煤矿企业而言，必须要高度重视煤矿的供电系统和电气设备，避免降低煤矿井下重大事故的发生，保障人员安全与生产的顺利进行。

[关键词]煤矿工程；供电系统；电气设备；保护技术

中图分类号：TD61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0331-01

引言

作为一个发展中国家，我国经济的持续发展离不开煤炭产业，从一定程度上来说，煤炭业是我国经济发展的支柱产业。保障煤炭业的稳定发展，是实现我国经济发展的根本。煤炭业的安全问题，特别是供电系统和电气设备的保护，依然是其发展中不能忽视的一方面。只有立足煤炭业发展的现状，及时找出影响其前进的因素，采取有效的解决方法，才能更好地促进该行业的进步。

一、保护装置及其原理

对于供电系统和电气设备的保护装置——继电器，它是一种能够反映系统在工作时出现的故障和异常状态，并且通过设备及时的做出相关的处理方法或发出救急信号的自动化设备。熔断器、继电器和继电器等装置都可起到保护和应急作用，但是由于煤矿供电系统正常工作时，电路中的电流是处于不断上升的状态，从而熔断器不能有效的满足需求，而继电器和接触器是在煤矿供电系统和电气设备保护应用较为广泛的保护装置。继电保护装置种类众多，其基本结构包括以下几个方面：

（1）现场信号输入部分：现场信号送入继电保护装置一般要进行必要的前置处理，使继电器能有效地检测各现场物理量。

（2）测量部分：它与已给定的设定值或自动实时生成的判据进行比较，经判断确定保护是否启动。

（3）逻辑判断部分：它按一定的逻辑关系组合、运算，最后确定是否应该是断路器跳闸或发出信号，并将有关命令传给执行部分。

二、安全防护要求

1、可靠性

在生产过程中，供电设备能够保证持续供电即为供电设备的可靠性，从而避免由于断电或者其他用电问题造成安全事故。为了充分保证煤矿供电设备的正常运行，通常供电方式采用的是双电源，这样能够对人员的安全提供保障。采用双电源也就是为正常供电多提供了一重保证，一旦其中一个电源出现了故障那么另一个电源会立刻运行保证电力设备的正常运行，保证煤矿工作的顺利实施。

2、安全性

由于煤矿开采工作有着极为恶劣和复杂的工作环境，所以这些都对供电作业提出了严格的要求，一旦出现问题就会发生触电、设备方面的重大安全事故。为了充分保证供电，需要严格制定安全管理制度，在井下作业中，非工作人员严禁入内，避免不规范操作导致供电安全事故的出现。煤矿井下作业有着十分复杂的电路，为了保证电气设备安全运行可以设置多条回路，保证回路的安全供电。煤矿开采中可能会出现电火花，这可能引带爆炸，所以需要做好电火花预防，严格遵守供电安全，避免发生重大事故。

3、合理安排电路

井下各水平中央变（配）电所，主排水泵房和下山开采的采区排水泵房的供电线路，不得少于2回路，当任一回路停止供电时，其余回路应能承担全部负荷的供电。井下各级配电电压和各种电气设备的额定电压等级应符合要求。高压不应超过10000v，低压不应超过1140V，照明手持式电气设备的额定电压和电话、信号装置的额定供电电压都不应超过127v，远距离控制线路的额定电压不应超过36v。采区机械设备的额定供电电压超过3300v时，必须制定专门的安全措施。

三、 供电保护类型

1、过流保护

（1）过载保护：过载是指电动机的运行电流或电气设备工作电流大于其额定电流，但超过额定电流的倍数小些，通常是额定电流的1.5倍以内。过载保护可由电磁式继电器、电子式继电器和热继电器实现。

（2）短路保护；当电器或线路绝缘遭到损坏、负载短路、接线错误时将产生短路现象。短路时产生的瞬时故障电流可达到额定电流的十几到几十倍，使电气设备或配电线路因过流而产生电动力损坏，甚至因电弧引起火灾。短路保护的动作时间要短，其动作值设定较大，在很短的时间内切断电源。电磁式继电器和电子式继电器均可实现短路保护。

2、漏电保护

当电网绝缘电阻小于一定数值时，人触及电网后就会出现触电，从而会对人体产生事故、危险，而且漏电还会引起设备的损坏，形成短路事故，还由于电火花的存在，对煤矿井下的瓦斯、粉尘会产生爆炸的危险等，所以，在井下的整个供电系统中必须要设置漏电保护系统的装置，从而实现对对井下设备的绝缘监视、漏电保护以及补偿流过人身的电容电流的作用。根据煤矿的相关要求，我们可以按照其保护功能可以划分为无选择性漏电保护和有选择性漏电保护这两种漏电保护方式。

3、接地保护

在正常情况下，电气设备的金属外壳及架构不带电，但如果电气设备的绝缘损坏，其金属外壳和架构就要带电，当人触及此电气设备时就会发生触电事故。我国规定触电的安全极限交流电流值为30mA，因此要通过接地保护限制通过人身的电流使其在极限电流之内。保护接地的关键是将保护接地装置的接地电阻降低到规定的范围内，就可以使流过人体的电流不超过安全极限电流，达到减少触电危险的目的。

四、 供电保护技术

1、高压防爆配电装置的电气保护技术

从现阶段的矿井开采中，变电所和综采工作面都配置了高压防爆配电装置，其类型主要为BGP系列和PB系列。在煤矿的供电设备中，以前高压防爆配电装置采用的油断路器已禁止使用；机械弹簧式的结构装配的高压防爆配电设备存在着一些缺点，比如保护动作错误、保护设定不准确、装备易老化等问题，并且操作复杂，维修困难。因此目前通常使用高压防爆真空配电装置的采用综合保护器、高压真空断路器和电能计量保护装置等来对供电设备进行综合保护，其具有漏电检测、过流和故障提示和记忆等功能。高压防爆真空配电装置可以采用远程自动化控制和手动就地控制两种方式，增加了供电设备安全的可靠性。

2、高压供电设备的电气保护技术

地面变电所和煤矿井下中央变电的开关需要做好电气保护，通常可以采用继电保护装置，在专门设置的保护装置屏中或者继电器室内安装继电保护装置。目前电磁感应式装置是当前煤矿高压供电设备继电保护中最为常用的方式。煤矿开采工作中所用到的设备电气保护通常采用的是高压保护，保护器结构比价简单，但是有着强大的功能，现代化电气保护也引进了计算机等信息技术，在井下生产中通过危机程序控制保护器来提升井下生产的安全性能。

3、低压供电设备的电气保护技术

煤矿井下低压供电系统的电气保护装置大多作为插件安装在开关设备内部，与主回路电器配合完成相应的电气保护功能。

结语

要想搞好井下电气安全，电气设备和供电系统的保护是基础。每个矿井必须明确专职专业技术人员，具体负责井下电气安全管理工作。完善责任制，要加强井下电气设备专业化管理，配齐防爆组、电气管理组、电缆组、小型电器组四个专业组人员，定期对各专业组人员进行培训、考核工作，切实履行起电气管理专业职能，确保煤矿安全稳定生产。

参考文献

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