煤礦供電系統(tǒng)和電氣設備的保護研究

王 俊

(官地選煤廠，山西太原030051)

0 引言

因我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，煤炭的消耗量也呈現(xiàn)出直線上升的趨勢，難免會給煤炭行業(yè)的生產帶來巨大無比的壓力和挑戰(zhàn)。近幾年，盡管我國的煤炭生產的安全工作得到了很大的改善，但從整體上看，仍然是不如人意。因為煤礦的供電系統(tǒng)和相應的電氣設備保護直接關系到煤炭生產的安全性，因此，做好相應的電氣設備保護工作在煤炭生產安全方面至關重要。

在日常工作中，供電系統(tǒng)和對應的電氣設備在煤炭的生產和運行過程中有著重要的不可替代的作用。隨著煤炭行業(yè)技術的不斷提高和發(fā)展，在煤炭生產企業(yè)中，智能化的電氣設備的應用量也逐漸增大。比較常見的要屬微處理器，其不僅有著比較強的數(shù)據(jù)處理能力，同時還能保護煤炭生產企業(yè)的電力系統(tǒng)，這樣就可以很好地確保煤炭生產過程中電力供應的安全性和穩(wěn)定性。

1 保護裝置及相應的工作原理

在煤礦供電系統(tǒng)中常見的電氣設備保護裝置便是繼電器。在煤礦的供電系統(tǒng)中，如果采用繼電器便可以迅速處理一些電氣異常和設備故障，并且隔離相應的故障設備，或是第一時間做出警告，盡最大可能地把電氣設備故障引起的損失減少到最低。由于現(xiàn)代的科學技術的不斷發(fā)展，在供電設備保護裝置中已經(jīng)普遍使用智能化設備，以便促使煤礦供電系統(tǒng)向自動化的方向進展。在煤礦的實際工作中，因為電流的不斷加大，造成繼電器在供電系統(tǒng)中的應用越來越廣泛，在現(xiàn)實生活中，繼電器類型較多，但是主要的基本結構有以下幾個方面。

1.1 現(xiàn)場信號的輸入部分

首先相應處理電路中的相關情況的信號，隨后便把此信號傳遞給繼電保護裝置，進而使得繼電器可以充分了解電路當年的狀況。

1.2 邏輯判斷部分

結合比對的結果，做出相應的邏輯判定。隨后在做出對應的動作信號，最后通過執(zhí)行機構來執(zhí)行操作。

1.3 測量部分

現(xiàn)在的繼電器已經(jīng)可以設定一定的參數(shù)，并測量和檢查電路中的情況，最后和預設的參數(shù)進行比較，如果發(fā)現(xiàn)其超出合理范圍，便會采取對應的動作，及時應對問題。

1.4 執(zhí)行部分

此部分是根據(jù)邏輯判定部分傳來的出口信號，達到保護裝置的目的，其主要是負責保護裝置和現(xiàn)場設備的隔離、連接、電平轉換、出口跳閘的功率驅動，同時還有現(xiàn)場設備狀態(tài)信息的返回等等，從而保證繼電保護裝置能夠可靠地工作。當電氣設備和電力設備發(fā)生故障，跳閘，不能正常運行的時候，便發(fā)出警報信號，正常的時候，便是保持不動作的理想狀態(tài)。

2 井下常見電氣設備的保護類型

在煤礦工作過程中，除了使用一般的電氣設備外，為了適應礦井生產的特殊性，還使用了隔爆型電氣設備。因為在礦井下，對安全性的要求比較高，這就需要嚴格控制電氣設備的安全性能，一般主要采用隔爆電氣設備。再加之礦井下的工作設備的功率過大，就會使用高壓電氣設備。通常的保護方式主要包含以下幾種。

2.1 漏電保護

在煤礦的供電系統(tǒng)中，因為絕緣層通常是在比較惡劣的環(huán)境中工作，易發(fā)生磨損和老化的不良現(xiàn)象，這樣就會導致電路常常出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。假若井下的工作人員不小心接觸，便會發(fā)生觸電事故。與此同時，在礦井中常常會有大量的可燃性氣體和粉塵，如果漏電出現(xiàn)電火花，就十分容易導致爆炸事故。所以，必須做好井下供電線路的漏電保護工作，不定期地檢查漏電的狀況，及時對漏電的地方進行適當?shù)奶幚恚苑涝斐筛蟾鼑乐氐氖鹿省?/p>

2.2 過流保護

電火災產生的主要原因往往是電網(wǎng)的過電流，而過電流因短路、過載以及斷相引發(fā)的，所以預防電火災的主要方法便是避免過流的出現(xiàn)。因此過流保護就包含短路保護、過載保護以及斷相保護。

1)短路保護:電器或者線路絕緣一旦被損害、負載短路、接線錯誤的時候，便會出現(xiàn)短路現(xiàn)象。短路的時候，瞬間產生的電流可到達額定電流的十幾倍甚至幾十倍，致使電氣設備或者配電線路由于過流而產生的電動力損壞，有時會因電弧而引發(fā)火災。通常情況下，短路保護的動作時間必須足夠短，動作值設定較大，在較短的時間內把電源切斷。電磁式繼電器和電子式繼電器都可以完成短路保護。

2)過載保護:過載就是指電動機的運行電流或者電氣設備的工作電流大于額定的電流，但是超過額定電流的倍數(shù)比較小，往往是額定電流的1.5 倍之內。一般引發(fā)電動機或者電氣設備過載的原因各種各樣，比如負載驟然增加，斷相運行或者電網(wǎng)電壓的降低等等。如果電動機或者電氣設備長時間的過載運行，因繞組或者電氣設備的溫升高于允許值，便造成絕緣老化和損壞。過載保護的動作時間和過載電流的大小是有聯(lián)系的，其動作值設定要少于短路保護的動作值。過載程度決定了動作的延時，過載程度越大，延時便越短;過載程度越小，延時便越長，此特點便稱為反時限特性。

延時環(huán)節(jié)是由時間繼電器組成，過載的時候，電流繼電器動作，觸點接通時間繼電器線圈，經(jīng)過延時后，時間繼電器觸點動作，使得執(zhí)行機構動作，切斷主回路的電源，并同時發(fā)出過載信號。過載保護有可以通過電磁式繼電器、電子式繼電器和熱繼電器來完成。

3)斷相保護:電動機在正常工作的時候，因為電網(wǎng)故障或者一相熔斷器熔斷引發(fā)對稱三相電源少了一相，電動機就會在缺相電源中低速運轉，定子電流過大，是引發(fā)電動機絕緣和繞組損壞等常見的故障之一。斷相的時候，負載的大小、繞組的接法等相關因素，致使相電流和線電流的變化產生過大的差異。斷相保護使用負序保護原理，如果線路電流高于負荷額定電流的足夠倍數(shù)的時候，便開始動作，電子式繼電器和熱繼電器都可以達到斷相保護的目的。

2.3 接地保護

在正常工作的情況下，電氣設備內部的絕緣層能夠有效地預防內部的電流，避免金屬殼帶電，但是如果內部的絕緣層出現(xiàn)損壞，就有可能使得電氣設備的絕緣層帶電，進而使得人身傷亡。為了預防電氣設備外殼帶電，這就需要對電氣設備實行接地的處理，進而預防過大的電流經(jīng)過人體的時候給人體帶來較大的損害，最終為操作人員的生命安全提供可靠的保障。

2.4 失壓保護

電氣設備在工作正常的情況下，會因電源電壓的消失而停止運行，這樣在電源電壓恢復的時候，電氣設備的自行啟動會致使人身事故或者設備損壞。對應供系統(tǒng)來說，很多電氣設備一塊啟動和工作，也會引發(fā)不允許的過電流和壓降。同時，熱類設備容易引起火災。為了預防電壓恢復的時候，電氣設備的自行啟動或者是在投入工作的時候采用接觸器和按鈕控制電動機的啟動或者保持和停止，這樣就會擁有失壓保護的功能。

3 結語

煤礦電氣設備和供電系統(tǒng)的保護在煤礦安全生產和產量的提高上具有重要的作用。因此，這就需要相關技術人員在設計和安裝的過程中，必須充分考慮到煤礦供電系統(tǒng)和電氣設備的特殊使用環(huán)境，只有做好相應的防護工作，才能保證電氣設備的安全穩(wěn)定的運行。同時，煤礦企業(yè)也要注重高科技的運用，進一步提高煤礦系統(tǒng)的安全性和可靠性。

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