关于煤矿供电设备电气保护技术的思考

李笑

引言

随着我国社会经济的不断发展，煤炭资源消耗量也逐年增加，这就对煤矿资源的开采增加了压力。在煤矿开采过程中需要用到很多电气设备，而这些设备的性能直接决定了煤矿开采作业是否安全。煤矿企业必须充分重视煤矿开采的安全措施，避免电气设备发生故障，积极优化电器的保护，做到安全作业的要求。

1 煤矿供电设备中电气保护的特点

由于煤矿井下的特殊工作环境，一旦发生意外很可能造成严重的安全事故，因此与其他行业供电系统相比，煤矿具有更高的供电系统安全性能要求。为向井下提供新鲜风流，供电系统必须采用双回路电源，不间断工作。由于井下粉尘浓度高、湿度大，很容易对电气设备造成损坏，因此除了保证井下工作人员的人身安全，还应考虑电气设备的安全。煤矿使用的电气设备一般分为矿用防爆电气设备和一般型电气设备两大类。一般型电气设备因防护能力不足，通常运用在地面供电系统；矿用防爆型电气设备具有较强的安全防护能力，可对电气设备引发瓦斯或粉尘爆炸进行有效预防，多应用于掘进工作面、采煤工作面等瓦斯或粉尘浓度较高的区域。

2 煤矿供电设备中存在的问题

2.1 电源设计不合理

许多煤矿企业不断扩大生产规模，而忽略电源的设计，导致电源在使用中存在安全漏洞，容易酿成安全事故。随着电力设备的不断增多，煤矿生产过程耗费的电能也随之增多，用电压力的增大需要安全的用电环境才能保证其正常运行，电源设计不合理会使供电安全无法得到有效保障。双回路式线路是矿井下使用最多的电源，可确保煤矿用电安全，但很多企业受利益的驱使未按要求安装双回路式线路电源，为煤矿安全生产埋下了巨大隐患，威胁着井下员工的生命安全。

2.2 受到外部环境的影响

因矿井生产环境较恶劣，电气设备时常需面对阴暗潮湿、高温高腐蚀性气体，这样会大幅缩短电气设备的正常使用寿命，使电气设备故障率增大。当前矿井电气设备保护工作还存在很多问题，如保护系统不完善，灵敏度差等。这样不仅会影响矿井电能的正常供应，而且还能导致电气设备浪费大量电能；同时矿井电气设备发生故障时，发出的各种火花还易引发矿井瓦斯爆炸事故。因此，做好矿井电气设备的保护工作十分重要。

2.3 电气设备超负荷工作

很多煤矿企业都追求经济至上，将企业经营重点全部放在利益最大化，在配备电气化设备及相关系统时希望一次投入终身使用，在这种错误思想的引导下，很多企业都忽略了对电气设备的后期维护，没有将长远利益考虑其中。在很多煤矿企业中都存在设备长期超负荷运转，此外，设备所处的运行环境都极为恶劣，这就使得设备出现故障的概率更高，如果发生安全事故往往会造成非常严重的后果。

2.4 线路问题

煤矿电气设备的运行安全受到线路影响，线路问题会导致安全事故发生，这一问题在生产各个环节中都会存在，所以重视线路问题对电气设备安全意义重大。电气设备线路之间有很强的关联性，如果线路问题发生，生产、安全、通信等很多方面都会因此瘫痪，矿井无法继续维持生产，安全事故发生概率增加，所以对于煤矿生产来说，要重视电气设备线路问题的维护，保证设备安全运行。

3 煤矿供电设备电气保护技术分析

3.1 煤矿高压开关柜设备电气保护技术

高压开关柜是煤矿井下中央变电所及地面变电常用的供电设备，一般采用继电保护装置进行电气保护。继电保护装置需要根据相关规定安装在继电器室内或独立组成保护装置屏，为高压开关柜的正常运行提供有效保障。传统电磁感应式的继电保护装置已无法满足煤矿生产需求，并逐渐被微处理机保护器所取代，微处理机保护器因其结构简单、功能完善的特点，极大地提高井下生产安全性，促进了电力设备与自动化保护装置监控技术的发展，安全高效的满足了煤矿企业的生产需求，减少因煤矿高压安全柜引发的电气事故。

3.2 煤矿低压供电设备电气保护技术

煤矿低压供电设备中的电气保护装置主要以插件的形式安装在开关设备内部，当供电设备的开关发生漏电现象时，电气保护装置会自动启用智能开关。该种电气保护技术可与主回路中的保护装置相配合，共同完成对煤矿供电设备的保护作用。现代低压供电设备电气保护装置发展迅速，运用了集中控制模式和零序电压法。集中控制模式提高了判断的准确性，实现了分散性漏电保护，而零序电压法则可以随时对供电设备的可疑数据进行采集分析，自动修复供电设备的电压与电容故障，在一度程度上提高了供电设备异常的测量精度。煤矿低压供电设备的电气保护技术有效保证了供电系统的安全运行，为煤矿安全生产提供了保障。

3.3 煤矿供电设备接地保护技术

在通常情况下，电气设备的金属外壳不带电，一旦设备绝缘装置出现损坏，就有可能引起触电、漏电的危险。目前，中国已经出台了相关的规范和标准来规定触电的安全极限，要求交流电值是30mA。在接通接地保护装置时，要注意经过人身体的电流在极限电流的范围之内。在进行接地装置的保护中最为重要的是将接地的电阻降低到规定范围之内，从而保证电流的安全性，降低接触电流的危险性。

3.4 煤矿供电设备漏电保护技术

如果电网绝缘电阻的数值低于规定的极限数值时，一旦触及就有可能发生危险，不仅会破坏设备引发短路事故，更严重的是发生漏电危险，威胁人们的生命安全。在井下供电系统中，通常需安装漏电保护装置，对整个系统进行漏电保护和绝缘监视，并根据保护功能可将其划分为有选择性的漏电保护和无选择性漏电保护两大类。

有选择漏电保护一般选择了零序保护电流工作原理，其一般是在零序电流互感器的基础上发展而来的。当发生漏电安全事故时，会出现一次侧三相电流对称，此时电流相加到一起是0A，而二次侧不存在电流输出现象，在发生电流事故时，就会出现一次侧三相电流对称，这时电流相加不等于0A。二次侧也有电流输出，且要求分路开关与装置相互配合运用，其能有效缩小用电范围，当发生故障时容易查找故障的位置和诱发因素，因此在煤矿电气设备中得到了广泛应用。无选择性漏电保护选择了附加的直流电源保护原理，一般需把直流电路附加到对地绝缘电阻的检测回路中，其能实现对电流的有效监视，且还能对电流变化情况直观呈现，以达到监测绝缘电阻的效果。实际上，装置需与低压自动馈电总开关一起使用。它的不足之处在于停电范围大、不容易判断漏电的原因和故障，优点是结构较为简单、工作可靠，虽然没有大规模使用，但还是有一定的应用范围。

4 结语

煤矿的安全生产对煤炭开采企业的发展具有举足轻重的作用，供电设备的使用虽然提高了生产效率，但也为煤炭开采作业带来了一定隐患，因此，煤矿企业应不断改进煤矿供电设备电气保护技术。煤矿技术人员应熟练掌握煤矿供电设备中电气保护的要求，不断优化高压开关柜设备电气保护技术、低压供电设备电气保护技术、变电站自动化系统电气保护技术，降低供电设备安全事故出现的概率。