煤礦電氣系統設計要求及控制電路常見問題探討

黎達

（中國鋼研科技集團吉林工程技術有限公司，吉林 長春 130022）

在煤礦生產中，電氣設備的使用日益頻繁，在煤礦生產中發揮了越來越重要的作用，而大量的先進的電氣設備應用到煤礦生產中，提高了煤礦的生產效率，但是在運行期間也出現了有些問題，威脅到煤礦的安全。對于這些新技術新設備的使用，要在設計方面進行分析，達到更好的為煤礦的安全生產奠定基礎。

1 電氣系統自身引起的煤礦事故的原因分析

一是敷設在井下巷道內的電纜，由于長年處于陰暗潮濕的環境下運行，周圍的潮氣極易入侵到電纜內部，從而產生過電壓擊穿絕緣層，同時在這種潮濕的環境下，絕緣層也很容易老化，這種情況下絕緣水平就處于一個很低的水平上，達到一定低值時就會發生擊穿，從而產生集中漏電。

二是開關設備長期使用，接線板潮濕可能造成漏電；其內部元件或導線，因某種原因使絕緣惡化、導線頭碰殼也會造成漏電；自動饋電開關中的過流繼電器，當調整螺桿擰得過低時也會因相對地放電而造成漏電。

2 目前對煤礦電氣系統的設計要求

2.1 設計中選用防爆設備

選用防護能力較強的防爆類型電氣設備，此外，在溫度組別上，選擇高于應用環境氣體點燃溫度的組別。另外對于易爆氣體和粉塵同時存在的危險場所設備選型時，一定要選用氣體和粉塵雙重防爆的電氣設備，其防爆等級既要滿足爆炸氣體的特性，還要滿足可燃性粉塵特性。

2.2 電纜和電氣設備在注意不能浸泡于水中，在盡量保持其所處位置是干燥的，同時對于電纜和電氣設備不能進行擠壓和刺，這樣極易使電纜損壞。

2.3 要避免導線連接處松散，同時連接處要保持光滑，不能有毛刺存在。

2.4 不增加額外部件

2.5 設置保護裝置

根據煤礦細則規定，對于保護電纜干線的裝置按公式：z≥IQe+KxΣle（z為過流保護裝置的電流整定值，A；IQe為容量最大的電動機額定啟動電流，A；Kx為需用系數，取0.5~1；Σle為其余電動機額定電流之和，A）。而實際中往往憑經驗不按公式計算，草率確定整定值，致使與實際產生誤差，從而導致事故發生。

2.6 對于電網的對地電容電流進行補償

2.7 設置漏電保護裝置

在井下的帶電導體、電氣元件和電纜接頭等都要安裝漏電保護裝置，使這些帶電體都被封閉在堅固的外殼內。在電氣設備的外殼與蓋子間設置可靠的機械閉鎖裝置，以保證未合上外蓋前不能接通電源，或者在接通后，便不能打開外蓋。這一措施有效地防止了因帶電檢修而造成的觸電事故。

井下配電變壓器的中性點禁止直接接地，以減小漏電或觸電電流。

2.8 避免電氣設備失爆

在瓦斯和煤塵爆炸事故中，由于電火花等電氣設備失爆引起的瓦斯和煤塵事故占有較大比例。為了滿足煤礦井下需要，國家制定了防爆電氣設備標準，各種類型防爆設備的防爆措施不同，必須依據國家標準GB3836執行，保證各類防爆措施有效。

2.9 設置環境安全監控系統

環境安全監控系統主要用來監控有關氣體（CH4，CO2，O2，SH2等）濃度、風速、負壓、濕度、溫度等數據及風門、風窗主要設備開停狀態，實現甲烷超限聲光報警、斷電及風-電閉鎖控制等。

瓦斯、煤塵、水災合理配置必要的檢測儀器、儀表，檢修、維修工具和備件，以確保設備的正常運行。建立電氣設備采購制度和標準，并附以必要的檢測，確保合格的產品投入使用。運用先進的科學技術方法和建立健全高效的安全管理機制加強礦山安全生產。

2.10 盡量使用低壓電氣

對人身接觸機會較多的電氣設備，采用較低的額定電壓。例如手持式電鉆、照明設備及信號裝置的額定電壓不得超過127V，而井下各種電氣控制回路的額定電壓則限制在12~42V以內。

3 煤礦電氣控制電路常見問題及設計措施

3.1 電控系統失控

煤礦電氣控制電路的安全運行與管控，是保障煤礦井下作劃順利完成的基礎，也是對于井下作業人員的基本人生安全保護。如果在長期的使用過程中，不能及時對煤礦電氣控制電路對性系統的檢查與檢測，極有可能引發煤礦電氣控制電路的全線癱瘓，進而導致整個礦區的電控系統失控。煤礦電氣控制電路是電控系統進行遠程操作的連接載體，如果一旦發生線路故障或問題，電控系統的操作命令也就難以及時傳達到電氣設備，進而有可能引發全區電控系統的失控，嚴重危及到生產安全和煤炭開采工作的順利開展和進行。

預防措施：在井下低壓電網中，漏電故障占電氣故障70%左右，因此，漏電故障是影響供電可靠性的主要因素。選擇性漏電保護可以縮小漏電故障的停電范圍，縮短尋找和消除漏電故障的時間，可以提高供電的可靠性。另外，選擇性漏電保護中旁路地分流技術的應用，可以在較大程度上減小因電動機反電勢和電網分布電容所形成的故障點電流，提高了電氣安全程度。

3.2 腐蝕電纜外表及金屬管線

在運輸巷道中，除了架線與軌道之外，還鋪設有高壓電纜和風管、水管，這些管線都是雜散電流的良好通道。在回電點附近，電流從管線中流出。電流的流出點使管線受到腐蝕。井下運輸巷道非常潮濕，井下水又多為酸性，由于電解作用而腐蝕金屬。電流從正電源流到正極，在電解槽中電從正極板流出，而電子流恰恰相反，從正極板流向直流電源的正端。正極板失掉電子而帶正電，與電解液中的硫酸根離子結合而變成硫酸鹽，因此，正電的金屬脫落于電解液中，運輸巷道中的電纜外皮有電流流出，如同電槽中的正極，因此被腐蝕。

預防措施：電纜的選擇應根據不同的用途和使用場合，按經濟電流密度來選取，并且考慮線路電壓損失和短路保護的需要。

結語

煤礦的安全生產不僅關系到煤礦職工的生命安全，同時對于國家穩定也有一定的影響。在煤礦電氣設備不斷革新的形勢下，要對電氣設備的設計進行相應的改進，為了適應煤礦生產的需求。吸取國內外先進的設計理念，不斷的提高專業技術知識，對電氣設備的性能不斷的優化，減少煤礦電氣事故的發生率。

[1]田慶軍，周曉娟.當前煤礦電氣設備安全管理存在的問題和對策[J].煤炭技術，2009.[2]GB50054-95，低壓配電設計規范[S].

[3]王和平.防爆電氣開關設計與制造過程中應注意的一些問題[J].電氣開關，2007，45(1).