矿井供电系统及电气设备保护应用分析

2017-12-24王裴雷神华宁夏煤业集团有限责任公司红柳煤矿

新商务周刊 2017年16期

文/王裴雷，神华宁夏煤业集团有限责任公司红柳煤矿

矿井供电系统及电气设备保护应用分析

文/王裴雷，神华宁夏煤业集团有限责任公司红柳煤矿

我国在进行煤炭生产时，最主要的生产动力就是电能，可靠的供电模式是保证煤矿安全开展的基础。为了响应国家节约能源的号召，供电部门对矿井供电形式做了微观上的调控，在保证安全生产的同时，还提高了它的经济效益。在这篇文章中，笔者将粗略地介绍一下矿井供电系统的组成和供电形式，以及电气设备保护应用的方式。

矿井供电系统；电气设备；保护应用

稳定的矿井供电系统保证了采矿工人采矿时的安全，而电气设备的日常维护是保证矿井供电系统稳定的关键。为了使电气设备在安全的情况下稳定运行，选择适合配电网络的保护方式是一件很有必要的事情，接地与接零保护是最常见的一种电气设备保护方式，也是最基本的一种。

1 矿井供电系统

1.1 矿井供电系统发展史

在我国采煤开矿行业，供电系统由最开始的三百八十伏特发展到现在的三千三百福特经历了四个阶段的历程。二十世纪到六十年代以前，主要以炮采的方式供电，电压值为三百八十伏特。一九六四年的时候，八零机组的电压达到六百六十伏，相比二十世纪六十年代，电压整整增加了近一倍的值。七十年代的时候，人们利用综采的方式进一步加大了电压值，在这一段时间内，供电系统的电压达到了一千一百四十福特。电压真正的高值出现在八十年代以后，人们利用新型高采的方式将电压值增加到了三千三百伏特，工作面总装机的机容量已经控制在了一千五百千瓦到两千千瓦之间[1]。

1.2 变配电设施及运行

矿井井下变配电设施主要有以下几部分组成，分别是井下和采区变电所、井下矿用防爆变压器和移动变电站、矿井高压变电箱和矿井高压配电箱组、防爆型自动馈电开关和防爆型电磁起动器、煤电钻组合保护装置、井下主接地极、井下局部接地极。

在煤矿使用中，高压的最高值不能超过一万伏特，而低压的最大值限度为一千一百四十伏特。电话、照明、型号与手持式的电气设备应该保证在额定电压一百二十七伏特之类。不超过三十六伏特的额定电压是远距离控制线路的标准。

在变配电所运行方式的相关规定中明确要求，值班人员应该对电气设备的调度范围有所了解，供电处所有的设备在没有经过调度员允许的情况下，值班人员不可擅自触碰，避免事故的发生。两路电源绝对不允许出现并列停闸的现象，并列停闸会发生安全事故，整个矿井供电系统都有可能因为这样一个举动发生系统性停电现象。在改变运行方式的时候，变配电所一般使用倒闸的方式，不用倒闸方式改变配电运行的属于违章操作。

1.3 变电所中主接线方式

在变电所中，常使用的主接线方式有三种，分别是外桥接线、内桥接线和全桥接线。外桥接线的优点是高压断路器的数量最少，它的缺点是变压器在投入和切除的过程中较为复杂。外桥接线比较适合容量小的变电所，线路短和频繁切换变压器，以及发生故障几率较小的情况下也可以使用外桥接线的方法。在遇到带有穿越功率的线路时，也可以采用这种接线方式。

内桥接线和外桥接线的优缺点大致相同，这种接线方式适用于线路较长和变压器频率切换较低的情况，通常，发生故障率较高的时候也使用内桥接线的方式。使用全桥接线方式时，主变压器的容量如果在一百一十千伏超过三万一千五百千伏安、六十千伏超过一万千伏安、三十五千伏超过七千五百千伏安时，必须修改成用5个断路器组成的接线方式。

2 保护电气设备的重要意义

对于矿井中的电器设备进行保护，可以减少火灾发生的几率，煤矿开采环境极度恶劣，长时间的运行会增大导体电阻，电气设备内的热量会随之增加，如此一来，火灾事故就很容易发生。在短路的情况下，火花可以点燃矿井内的瓦斯，继而发生爆炸等不良事故[2]。

矿井内的湿度达到了百分之九十五以上，空气中弥漫的水分特别多，这样的环境极易发生漏电，那些使用低压电缆的矿井，在开采的过程中会有小煤块往下掉落，很有可能会把电缆外面包裹着的保护层砸坏，这种情况也会发生严重的漏电事故。

在煤矿开采中，使用设备的功率大部分都比较高，运行的电流如果在额定电流的一点五倍以上，就是超载运行，超载运行会酿成严重的安全事故。

经常对电器设备进行保护维修，可以很好地避免上文中出现的问题，在保障电路安全的同时，也是对于我们自身安全的一个保障。

3 矿井供电设备的保护

3.1 矿用高压开关柜的电气保护

高压开关柜是矿井中央泵房和矿井变电所都必须使用的一种保护措施，此装置中的继电保护设施能够保证矿井中央泵房和变电所的安全性。这种方式主要是利用了电磁感应探知整个电路的工作状态是否正常，如果发生超载、短路和过流情况，防护机制会自动产生。

3.2 利用高压防爆配电装置进行电气保护

为了适应恶劣的采矿环境，配电设备必须达到更高要求才行，PB系列和BG系列都是我国在开采煤矿过程中运用到的防爆装置，如果操作人员在进行运作的过程中出现了不当的行为，或者是电路出现了异常情况，PB或者PG系列的保护装置会迅速及时切断电流，保证人员与设备共同的安全。不过这种电路也有一定的缺点，它是使用机械弹簧来控制电路的通断，但是机械弹簧很容易老化，在煤矿生产恶劣的环境中，检修和维护成了很困难的一项工作。

3.3 低压供电设备的电气保护

低压电路带来的危害比较小，不会给人们造成生命上的危险，所以在这方面，并没有一个具体的保护措施。相比较前面两种保护措施，低压供电设备的电气保护方式非常简单，只是在开关位置的前后安装一个插件，辅助主电路保护电气系统。