煤礦電氣設備與供電系統的保護范文

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隨著我國經濟的快速發展，煤炭消耗總量也逐年提升，這為煤炭行業生產帶來了嚴峻的挑戰。面對著巨大的壓力，雖然我國逐步改善了煤礦生產安全工作狀況，但是從整體上來說還存在很多不足。這是由于煤礦電氣設備與供電系統關系著煤炭生產的安全，因此，只有做好煤礦電氣設備與供電系統保護工作，才能為煤礦的安全生產提供可靠保障。

1煤礦電氣設備與供電系統簡介

煤礦供電系統十分特殊，對安全性、可靠性的要求極為嚴格，必須防止出現意外，否則將產生嚴重的后果。受到煤礦工作環境的影響，煤礦電力也有著一定的獨特性，主要體現在下面幾點:第一，為確保煤礦進行作業安全，必須供給持續的電能，同時根據實際情況采用雙回路電源。第二，在煤礦供電系統運行時，要保障人員生命安全，并增加供電設備的安全性能，避免發生事故。因為煤礦對電能需求很大，需要對供電時間及質量做出合理調整，在不影響煤礦正常工作的前提下，最大限度降低成本。煤礦電氣設備主要有一般型電氣設備和礦用防爆電器設備兩種，其中一般型電氣設備是電力系統順利運行的保障，具備一定的安全防護能力，不過在發生煤礦爆炸等大的災難后，其防護作用就顯得不足，所以這些設備通常被安置在瓦斯濃度偏低的地方。而礦用防爆電氣設備能夠有效避免在發生電氣故障后，所造成的煤礦瓦斯爆炸事故，礦用防爆電氣設備一般置于采掘工作面中，這是由于這些地方對防爆要求較高。表1為煤礦電氣設備對供電電壓要求。

2煤礦電氣設備造成的危害

2．1觸電因為井下工作環境條件特色，容易出現觸電事故，威脅人員安全。通常觸電主要有電擊和電傷兩種情況，其中電擊是觸電后電流經過人體，受到電解與熱化學作用，會損傷人體的呼吸器官、心臟和神經系統等，能夠致人死亡。而電傷則是電流經過人體某部分，或者是電弧燒傷人體，破壞人體外表器官，一般為物理性破壞，比如燒傷，通常不會有生命危險。

2．2漏電漏電會給人身、設備以至礦井造成很大威脅:人體觸及漏電電纜或漏電設備后，會導致出現人員傷亡事故，并能夠引爆電雷管。如果電氣設備出現漏電后，沒有第一時間切斷電源，則會導致短路故障擴大，造成設備損壞，引發火災。

2．3短路因為井下電氣設備所處的自然環境比較惡劣，電氣設備在使用中易發生短路現象，短路電流大，溫度高，短路事故極易造成燒毀電纜及電器設備，短路事故發生時，得不到及時的控制而瓦斯在空氣中含量達到一定濃度時極易造成瓦斯爆炸及火災事故，而瓦斯爆炸時產生的沖激波極易使煤層飛揚，造成煤層爆炸的重特大事故。綜上所述，安全供電在煤礦安全生產中起決定作用，加裝必要的保護裝置對煤礦安全用電至關重要。

3井下常見電氣設備的保護類型

3．1漏電保護由于煤礦供電系統中絕緣層長時間處于惡劣環境中，容易出現老化、磨損等問題，從而引起電路漏電情況。如果井下工作人員不慎接觸，會造成觸電事故。此外，礦井中存在著很多可燃性粉塵和氣體，如果出現漏電會有電火花出現，嚴重時會引起爆炸。因此，必須加大對煤礦供電線路漏電的保護力度，加大對漏電情況的檢查，及時處理漏電問題，避免發生安全事故。

3．2過流保護第一，短路保護。電器、線路的絕緣只要有所損壞，或者存在接線錯誤、負載短路等問題，就容易發生短路，產生的瞬時電流會超過額定電流的數十倍，在過流影響下，會損害電器設備或配電線路的電動力，甚至產生的電弧會造成火災。目前，常用的有電子式繼電器、電磁式繼電器等，其短路保護的動作時間短，能夠快速切斷電源。第二，過載保護。過載是電動機或電氣設備工作電流超過額定電流的1．5倍以內，導致電動機或電氣設備過載的原因有很多，如突然加大負載、降低電網電壓、斷相運行等。若電動機或電氣設備長時間保持過載的狀態，這樣其溫度就可能超出允許的范圍，從而逐步變得老化。在電氣設備中的過載電流的大小，決定著具體保護時間，因此對于動作值的設定，要小于短路的保護動作值。第三，斷相保護。在電動機運轉過程中，如果電網出現故障，造成電源缺相，如此一來，電動機保持著低速運轉的狀態，其定子電流很大，這是引起發動機絕緣、燒組損壞等故障的主要原因。在斷相之后，燒組接法、負載大小等，會造成相電流、線電流發生一定程度的變化。從斷相保護原理來看，主要是負序保護，如果線路電流比負荷額定電流大過一定范圍，就會產生保護動作，目前常用的有熱繼電器、電子式繼電器等。

3．3接地保護通常來說，電氣設備在正常工作過程中，其絕緣層能夠防止出現內部電流，這樣金屬殼表面就不會帶電。若絕緣層遭到破壞，會導致電氣設備絕緣層被破壞，增加了安全隱患。為避免電氣設備金屬外殼帶電，要做好電氣設備的接地處理，防止由于電流過大對工作人員造成損害，以此有效保護人員健康安全。

3．4失壓保護電氣設備處于工作狀態，如果停止電源供給，則會立即停止運行。之后再恢復電源供給后，電氣設備在自行啟動中除了會損害設備，還會對人員安全帶來威脅。所以，在恢復電源供給時，為避免電氣設備自動啟動，應在電氣設備工作之前，采取接觸器或按鈕控制電動機的方式，從而實現失壓保護的功能。

4漏電保護裝置

近年來，我國開發了大量漏電保護裝置，其主要工作原理為補償電流型、電流方向型以及功率方向型。即使采用了不同類型的保護裝置，但其主要工作原理大體上是一樣的，即利用脈沖選擇性控制電流，能夠防止電流突然增大。地面變電所常常采用集中選線的方式，但井下變電所系統則相對較為復雜，主要結構有漏電監視、過載保護、短路保護以及綜合防爆開關等。

4．1煤礦電氣保護裝置繼電保護器原理為檢測系統運行情況，發生故障后會及時切斷電路，能夠自動控制整個過程，安全性很高，常用的接觸器、繼電器和熔斷器都適用于該系統。但是，因為煤礦系統工作環境比較特殊，只要發生短路問題，若沒有第一時間進行保護，就會造成嚴重后果。因為熔斷器反應速度并不快，不能將電路及時切斷，因此目前不能很好地滿足煤礦生產的需要，而接觸器和繼電器的保護能力強，在煤礦生產中得到了更多的應用。

4．2現場信號輸入裝置對電路中的信號進行采集，經過放大原始信號、干擾濾波等相關處理后，往繼電保護器傳送。由于這些處理過程要在信號裝置接收到信號后進行，所以信號在信號裝置中的處理效果，關系到是否將信號的特點準確判斷出來，之后在根據判斷結果選擇相應措施。

4．3測量裝置信號輸入裝置在將信號傳輸出來后，由測量裝置進行初步的檢測判斷，根據事先設定好的系統程序，分析比較信號和判據，同時按照分析結果判定“是”或“非”，并按照“1”、“0”的形式轉化為數字信號。

4．4邏輯判斷裝置信號在進入邏輯判斷裝置后，系統會按照先前所判定的結果及邏輯順序，以及相關規律來組合運行，同時對運行結果進行匯總，判斷出是否需要將電路切斷。因此，邏輯判斷裝置是該系統的核心，其邏輯判斷結果決定著系統的運行情況。

4．5執行裝置信號在邏輯判斷裝置中得到處理后，由執行裝置接收最終執行指令，從而完成整個漏電保護任務。執行裝置的作用有跳閘、切斷電路和隔離設備等，通常只有在系統真正出現故障后執行裝置才會發生效果。

5結語

技術人員要在進行設計與安裝時，全面考慮煤礦電氣設備與供電系統的工作環境，有針對性的采取各種防護措施，才能為煤礦電氣設備與供電系統提供可靠保障。此外，還要加大對先進設備技術的應用，讓煤礦電氣設備與供電系統運行的更加安全和穩定。

作者：趙宗強 單位：陜西麟北煤業開發有限責任公司