基于煤礦供電系統和電氣設備保護的探討

鄧建忠

（潞安礦業集團王莊煤礦，山西 長治 046031）

隨著我國經濟的不斷發展，對于煤炭的消耗不斷的增大，這使得煤炭行業的生產面臨著重大的壓力。我國的煤炭生產的安全形勢雖然有了很大的改善，但是總體來說還是不容樂觀。煤礦的供電系統以及相應的電氣設備保護對于煤炭生產的安全性具有直接的影響。做好相應的電氣設備的保護工作對于確保煤炭企業的安全生產具有重大的意義。

在煤礦的日常生產和運行的過程當中，供電系統以及相應的電氣設備發揮著十分重要的作用。隨著煤炭行業相關技術的不斷的發展和進步，煤炭生產企業中智能化的電氣設備的使用量越來越大。比較常見的就是微處理器，具有較強的數據處理能力，對于煤炭生產企業的電力系統具有很強的保護性，能夠確保煤炭生產過程中電力供應的安全和穩定。

1 保護裝置及其原理

繼電器是煤礦供電系統中比較常見的電氣設備保護裝置。在煤礦的供電系統中廣泛的采用繼電器作為保護裝置能夠及時的對相應的電氣異常以及設備故障做出反應，對相應的故障設備進行隔離，或者是及時的發出告警，能夠盡可能的降低電氣設備故障帶來的損失。隨著科學技術的不斷發展，供電設備保護裝置中開始大量的采用的相應的技術以及智能化的設備，使得煤礦供電系統朝著自動化的方向發展。在煤礦的實際工作當中由于電流不斷的增大，使得繼電器在供電系統中的使用十分的廣泛，繼電器具有比較多的類型，但是其基本的結構主要包括一下幾個方面：

1.1 現場信號輸入部分。將電路中的相關情況的信號進行相應的處理，然后再傳送給繼電保護裝置，從而使繼電器能夠對電路當年的情況進行相應的了解。

1.2 測量部分。繼電器實現已經設定了一定的參數，對電路中的情況進行測量和檢測，并且和預設的值進行比對，發現超出某個范圍則采取相應的動作。

1.3 邏輯判斷部分。根據比對的結果進行相應邏輯判定，然后發出相應的動作信號，然后由執行機構進行執行。

2 井下常見電氣設備的保護類型

在煤礦中使用的電氣設備除了一般的電氣設備之外，由于礦井生產的特殊性，還有隔爆型電氣設備。由于礦井下安全性要求相對比較高，這就使得對電氣設備的安全性要求十分的嚴格，主要采用隔爆電氣設備。由于礦井下的工作設備的功率比較大，這就使得高壓電氣設備在煤礦中的使用比較的普遍。常見的保護方式主要有以下幾種：

2.1 漏電保護

煤礦的供電系統中，由于絕緣層長期處于比較惡劣的工作環境中，比較容易發生磨損和老化，這就使得電路常常會發生漏電。一旦井下的作業人員不小心接觸，就會導致觸電事故。同時礦井之中往往存在大量的可燃性氣體和粉塵，一旦漏電出現電火花，就十分容易發生爆炸事故。因此要做好井下供電線路的漏電保護措施，隨時的檢測漏電的情況，發現漏電的地方及時的進行相應的處理，防止釀成重大的事故。

2.2 過流保護

在井下生產的過程當中，供電系統常常會出現過電流，從而導致火災的發生，而造成過電流的原因比較復雜，常見的就是短路或者是過載。這就要求采取相應的措施防止過流得產生，主要由以下幾個方面的措施：

2.2.1 過載保護

在礦井之下的電流超過了電氣設備的額定電流，就是所謂的過載，如果過載的情況比較嚴重有可能縮短電氣設備的壽命或者是引發電氣設備的燒毀。導致電氣設備出現過載的原因相對比較的復雜，主要有以下幾種情況：負載瞬間增大、斷相運行或者是電網的電壓降低等。這就需要采用時間繼電器來對過載進行有效的防護。在出現過載的情況的時候，由電流繼電器接通時間繼電器，完成延時工作，斷開電路的電源。

2.2.2 短路保護

由于礦井中的電氣設備長期處于比較復雜的工作環境當中，其絕緣層的老化或者磨損的情況往往比較嚴重，這時就有可能引起短路，在短路的過程當中，電路中的電流會在瞬間增大，導致電路中的電氣設備發生損壞，嚴重的時候還會引發火災。為了有效的防止短路帶來的損害，可以采用電子式或者是電磁繼電器。

2.3 接地保護

在正常情況下，電氣設備內部的絕緣層能夠有效的防止內部的電流使金屬殼帶電，但是，一旦內部的絕緣層發生損壞，那么電氣設備的絕緣層就有可能帶電，從而造成人身的傷亡。為了防止電氣設備外殼帶電，就需要對電氣設備進行接地處理，從而防止過大的電流通過人體時給人體帶來的損傷，有效的保護操作人員的生命安全。

2.4 其它保護

2.4.1 失壓保護

電氣設備在正常工作時,如果因為電源電壓的消失而停止工作,那么在電源電壓恢復時,電氣設備的自行啟動或投入工作將造成人身事故或設備損壞。對供電系統來說,許多電氣設備同時啟動和工作,也會引起不允許的過電流和過大的壓降,而熱類電氣設備可能引起火災。為防止電壓恢復時電氣設備的自行啟動或投入工作采用接觸器和按鈕控制電動機的啟動、保持、停止,就具有失壓保護作用。

2.4.2 欠壓保護

其采用鑒幅式保護原理。電動機或電器元件在有些應用場合下,當供電系統的電壓降到額定電壓的75%時,就應能自動切除電源而停止工作,以免損壞電動機以及機械設備。欠電壓保護方法不僅可以采用接觸器和按鈕控制方式,還可以采用低壓斷路器或專門電磁式電壓繼電器進行欠壓保護。

2.4.3 過壓保護

其采用鑒幅式保護原理。當供電系統的電壓大于額定電壓的115%時,就應能自動切除電源而停止工作,以免損壞電動機以及機械設備。過電壓的保護方法是在線圈兩端并聯一個電阻、電阻串電容或二極管串電阻等形式,以形成一個放電回路,從而實現過壓保護。

2.4.4 閉鎖功能

它是實現系統安全可靠工作的重要部分之一。常用的閉鎖有漏電閉鎖、機械閉鎖、風電閉鎖等。漏電閉鎖采用附加直流電源檢測原理實現,在隔爆真空型電磁啟動器、低壓饋電開關中經常使用;高壓配電箱設有機械閉鎖裝置以保證安全;風電閉鎖功能是由分路饋電開關與風機的控制開關配合使用實現的,將風機的控制開關的常閉觸點接入分路開關的CPU回路,實現對分路開關的控制。

3 結語

煤礦的供電系統對于煤礦生產的順利進行以及維護生產的安全性具有舉足輕重的作用。這就要求相關的技術人員在設計和安裝的過程當中要充分的考慮煤礦供電系統和電氣設備的特殊使用環境，做好相應的防護工作，確保電氣設備的安全穩定的運行。隨著科學技術特別是網絡信息技術的不斷發展，煤礦企業也越來越重視對高科技的應用，尤其是智能型的電氣設備與供電系統的應用更是非常廣泛。采用PLC、液壓技術和智能電氣設備的結合，使整個系統的可靠性和安全性將會得到進一步的提高和改善。

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