基于煤礦電氣設備與供電系統的保護研究

董　明河北省唐山市開灤集團荊各莊礦業分公司

基于煤礦電氣設備與供電系統的保護研究

董明
河北省唐山市開灤集團荊各莊礦業分公司

近年來，隨著我國現代化經濟建設體系的不斷發展及完善，在推動我國煤礦開采行業進一步發展的同時，也對煤礦開采的安全標準提出了更高的要求。在煤礦資源的開采作業，尤其是井下作業過程中，電氣設備與供電系統的安全直接關系著整個煤礦開采穩定性、可靠性及安全性，若缺乏有效的保護，會對相關人員的生命安全造成極其嚴重的威脅。本文主要探析了煤礦電氣設備與供電系統主要保護裝置及保護措施。

煤礦電氣設備；供電系統；保護措施；保護裝置

我國作為煤礦資源開采和消耗大國，一直以來都對煤礦開采行業保持著高度的重視。隨著我國經濟水平和科學技術水平的進步提升，煤礦開采行業取得了顯著的發展成效，各類新技術、新設備、新工藝的應用極大地提升煤礦生產作業的效率，同時也相應加大了煤礦安全生產管理的壓力。尤其是井下電氣設備和供電系統的安全保護問題，是當前我國煤礦生產企業急需解決和優化的關鍵環節。針對現階段我國煤礦電氣設備與供電系統主要安全保護裝置和保護類型進行深入的分析探討，對于我國煤礦行業的安全、穩定、和諧發展具有重要的現實意義。

一、煤礦電氣設備與供電系統中的主要保護裝置探析

繼電保護裝置是當前煤礦電氣設備和供電系統所采用的主要保護裝置。其主要用于設備和系統運行情況的監測，能夠及時發現故障，并在故障發生時第一時間自動將電路切斷，極大提升了設備和系統的運行安全。接觸器、熔斷器與繼電器都能被應用于保護裝置中。但煤礦生產作業過程中，尤其井下作業情況十分復雜，熔斷器無法在設備與系統發生時及時做出反應，因而被逐漸淘汰。目前應用較為廣泛的保護裝置是接觸器與繼電器。

隨著數字信息技術、通信網絡技術、計算機科學技術、互聯網技術的不斷完善，智能化的繼電保護裝置正在逐步普及，進一步優化了繼電保護裝置的可靠性與安全性。目前市面上的繼電保護裝置種類眾多，但其基本結構大致相同。

（一）現場信號輸入。現場信號輸入裝置主要負責電路中初始信號的采集、放大及處理，然后再將信號上傳至繼電保護器中。現場信號輸入裝置的關鍵在于對信號干擾波的隔離及處理，信號的處理效果在很大程度上決定了繼電保護器的保護效果。若信號干擾過大，繼電保護器很難做出正確的判斷，甚至可能出現錯誤動作。

（二）測量裝置。信號經由輸入裝置上傳至繼電保護器后，其初步判斷檢測由測量裝置完成。測量裝置會按照預先設定的程序，對信號和判斷依據進行對比分析，并根據分析結果給出“非”或“是”的判斷結果，同時將這一結果轉化為以“0”、“1”形式呈現的數字信號。

（三）邏輯判斷裝置。邏輯判斷裝置在信號完成初步檢測分析后，會結合相關規律，根據邏輯順序，將先前判斷結果進行組合后運行，并匯總出運行結果，對是否存在故障、是否需要切斷電路進行最終判斷。邏輯判斷裝置是整個繼電保護器的核心，直接決定設備和系統的運行狀態。

（四）執行裝置。執行裝置根據最終判斷結果，接收執行指令后，完成繼電保護裝置的實際保護動作。執行裝置可以完成設備的隔離、電路切斷、跳閘等保護動作。

二、煤礦電氣設備與供電系統中的主要保護類型及措施

（一）漏電保護。由于煤礦電氣設備和供電系統所處的環境條件較為惡劣，時間一長，就容易造成其絕緣層的磨損、老化、腐蝕等問題，進而產生電路漏電的安全問題。觸電事故的發生往往就是井下相關作業人員不小心或無意接觸這些漏電電路而引起的。同時，礦井內會積壓一定的可燃性氣體和粉塵，一旦漏電位置出現電火花，極容易造成嚴重的爆炸事故。因而，針對電路漏電問題必須定期對電纜接頭和絕緣裝置進行檢查，發現問題并及時處理解決，最大限度防止漏電安全事故的發生。

（二）過流保護。1、短路保護。電氣設備與供電系統中的絕緣體一旦出現負載短路、錯誤接線或是絕緣體被損壞等問題時，就容易造成短路。這時的瞬時電流會大大超出設備和系統的電流額定范圍，在過流的作用下，會直接對配電線路或電氣設備造成嚴重破壞，產生的電弧甚至會引起火災事故。現階段，針對短路保護常用的保護裝置有電磁式繼電器、電子式繼電器等，這些繼電保護裝置能夠在短路故障發生時，迅速做出反應并采取切斷電源等相應的保護措施。2、過載保護。過載通常是指電氣設備或電動機在運行狀態下的實際電流大于電流額定范圍1.5倍以上。設備負載突然增大、斷相運行、電網電壓降低等情況都可能造成設備過載問題。長期處于過載狀態下的電氣設備或電動機，容易出現溫度過高、發熱量過大等問題加快其老化，影響正常的運行效率和使用年限。由于繼電保護裝置的具體保護時間是由過載電流大小所決定，因而設定的過載保護值應低于短路的保護動作值。3、斷相保護。處于正常運行狀態中的設備電動機，若電網突然出現問題，發生電源缺相，容易導致電動機產生故障。目前多采用電子式繼電器、熱繼電器實現設備電動機的斷相保護，有效防止電動機燒組、絕緣被損壞等故障。

（三）接地保護。一般情況下，正常運行狀態下的電氣設備，其絕緣層和接地裝置能夠有效防止內部電流出現，從而避免設備金屬外殼產生帶電情況。為防止出現接地故障，需要相關維護人員，定期對接地裝置進行檢修，及時地發展并解決問題。同時，嚴格地按照相關規范標準安裝敷設接地保護裝置，使其能夠充分發揮保護作用，最大限度地減少安全隱患。

（四）失壓保護。當處于正常運行狀態的電氣設備的電源供給被切斷，設備立即停止作業。在這將供給電源恢復后，電氣設備自行啟動，這通常被被稱之為失壓。電氣設備失壓不僅會對設備本身造成一定損害，同時還可能對設備相關操作人員造成傷害。電氣設備的失壓保護可采取按鍵控制電動機或接觸器等方式，防止設備電源被切斷在恢復后，出現自行啟動的問題。

三、結束語

煤礦電氣設備和供電系統的安全保護，需要選擇適當的繼電保護裝置，針對常見保護類型，做好必須地保護措施。同時相關技術人員應提升專業技能，保證電氣設備和供電系統及其保護裝置始終處于正常運行狀態，降低安全事故發生的幾率，最大限度地保證煤礦生產的效率和安全。

[1]楊君.對煤礦供電設備的安全防護與電氣保護技術探索[J].價值工程,2015,34:3-5.