煤矿供电设备中电气保护的探究

孙晓东

摘要：针对煤矿供电设备中电气保护技术的要求与应用现状，分析煤矿供电设备中存在的问题，探讨煤矿供电设备电气保护的各种技术：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、变电站自动化系统中的电气保护技术、保护装置电气保护技术。

关键词：煤矿供电设备；电气保护；应用要求；实际应用

煤炭在我国的能源结构中居于重要地位，随着煤矿产业的发展，我国也越来越重视煤矿的安全生产，特别是煤矿电气设备与供电系统的稳定运行，对于煤矿生产安全性有关键影响。管理人员应该从管理、维护、检测等多个方面着手，对电气设备与供电系统进行全方位监控，切实降低煤矿安全事故发生的概率，保障煤矿生产人员的人身安全。

1煤矿电气设备与供电系统概述

与其他领域的供电系统相似，煤矿生产所用的供电系统同样要求很高的安全性，供电系统出现问题将会导致严重的安全隐患，进而造成难以估量的损失。煤矿是一种相对特殊的产业，因此其供电系统也具备一定的特殊性，主要表现在：供电系统的安全性不仅影响煤矿生产人员的人身安全，还影响着供电设备运行稳定性，煤矿生产耗电量巨大，因此必须采取恰当的措施调整供电质量和供电时间，在确保煤矿安全生产的同时降低运行成本，提高煤矿的综合效益。我国煤矿生产使用较为普遍的电气设备有两类，即一般的電气设备和防爆电气设备。一般电气设备具备一定的防护能力，主要用于确保电力系统运行正常，但是一旦发生如煤矿爆炸等重大安全事故时，此类电气设备的防护作用得不到发挥，因此一般电气设备往往应用在瓦斯浓度较低的矿井中；防爆电气设备主要用于防护电气故障引起的瓦斯爆炸事故，一般用于对安全性要求较高的位置如煤矿采掘工作面等。

2煤矿供电设备中存在的问题

2.1电气设备保护措施不完善

矿井下的供电需要面临复杂的环境因素，其不仅需要提高煤矿开采效率，还需要在充满易燃易爆气体的环境中安全运行，因此需要应用电气保护设备。如果电气设备保护措施不完善，将会使供电设备直接暴露在矿井下，无法为井下供电线路提供有效保障，容易诱发安全事故，进而影响煤矿企业的利益与声誉。

2.2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。

2.3矿井下超远距离供电不安全

随着煤炭开采作业线的拉长，供电距离也在不断增加，这种超远距离供电容易受矿井环境的影响，存在较多风险因素。超远距离供电导致供电线路中电压低于正常水平，不仅影响电力设备的运行效率，还增加了电力损耗成本，极易损坏电力设备，严重影响了煤矿企业的经济效益。矿井下超远距离供电因电极不稳定，既无法满足电力设备的运行需求，也无法保证用电安全，增加了煤矿安全生产的风险。

3煤矿供电设备中电气保护的有效方法

3.1煤矿供电设备的漏电保护

近年来我国着力研究供电设备的漏电保护技术，开发出多种井下和地面都能够使用的漏电保护装置，这些装置的工作原理差异较小，一般是利用相敏脉冲选择控制电流，防止电流突然增加给供电系统和电力设备造成危害，矿井变电系统使用的技术较为复杂，有短路保护、过载保护、漏电保护等。我国煤矿生产使用的继电保护器工作原理是检测电路供电系统的运行状态，如果出现问题或者故障则自动切断电路以保护电路和电气设备，自动化程度和安全性有保障，一般的继电器、熔断器都能够应用在这个系统中，但是随着煤矿的不断发展，熔断器的反应速度已经难以满足需求，因此接触器和继电器结合使用效果良好，被广大煤矿企业所采用；继电保护器的工作顺序为：电路采集信号并传输到继电保护器中，然后测量装置初步检测和判断信号，将其转化为数字信号，信号进入逻辑判断装置并进行组合运算，然后将执行指令发送给执行装置，由执行装置来完成漏电保护工作。

3.2变电站自动化系统中新型保护装置的方法

随着电子信息技术、远程控制技术、电气工程以及自动化技术以及网络技术的高速发展，系统化、信息化、智能化的观念已经深入人心。据统计，国外有很多著名的公司研制出了诸多不同类型的微机智能保护装置，例如，美国SEL公司的SEL-279、SEL-321型，GE公司的ALPS型，德国西门子公司的7SA531型等。国内也出现了南自厂的WXB系列，南瑞继保集团的RS系列，北京德威特集团的DVP-600系列等相对完备的微机智能自动化保护系统。

3.3高压供电设备的电气保护方法

地面变电所和井下中央变电所等使用的地面和矿用一般型高压开关柜主要使用继电保护装置。此类矿用高压开关设备的保护继电器以电磁感应原理为基础，主要安装在专门的继电器仪器室内或者独立构成的保护装置屏上。随着微处理机保护器的广泛推广，传统的高压开关设备的保护继电器已无法满足某些性能的要求，需要进行改革和完善。目前，构造简易的保护脱扣器以及功能强大、性能完备的微机综合保护器已经投入到井下采区变电所和综采工作面所使用的高压防爆配电装置中。通过大量实践证明，其高效可靠的性能满足了煤矿员工及煤矿企业的需求。

3.4矿用新型综合保护装置保护方法

因煤矿井下作业环境比较恶劣，开关设备类型繁杂，结构多样，安装范围极其有限，还要做好防爆措施，变电站综合自动化系统有必要在煤矿企业推广应用。新型的综合保护装置不仅体积小，接口标准规范，而且保护模块具有高性能、高可靠性、高灵活性、方便维护、性价比高、功能完备等优越性。操作采用的仪器拥有高效的开放式软硬件系统、嵌入式系统以及多道程序并发执行的工作方式，方便操作者之间的交流沟通。

4结束语

技术人员要在进行设计与安装时，全面考虑煤矿电气设备与供电系统的工作环境，有针对性的采取各种防护措施，才能为煤矿电气设备与供电系统提供可靠保障。此外，还要加大对先进设备技术的应用，让煤矿电气设备与供电系统运行的更加安全和稳定。

参考文献：

[1]李庆明.关于煤矿供电系统和电气设备的保护研究.中国设备工程，2018.14.189-190.

[2]刘尧.煤矿供电设备中电气保护技术研究.内蒙古煤炭经济，2017.21.31-41.

[3]赵帅.煤矿供电系统和电气设备保护的技术研究探讨.机械管理开发，2016.31.10.180-181.

（作者单位：临沂矿业集团有限责任公司）