煤礦井下電氣設備功能電路模塊的設計

冉剛

【摘要】 隨著煤礦開采業的發展，煤礦逐漸向深部作業，深井作業地質環境比較復雜，粉塵多、土層含水量多，很容易影響電氣設備的功能，從而對煤礦井下作業的安全產生影響，甚至引起煤礦爆炸等安全事故。因此，為了確保井下作業的安全性，應該加強井下電氣設備的硬件電路功能模塊，降低電氣設備故障發生概率。

【關鍵詞】 煤礦生產 井下作業 電氣設備 電路模塊

引言：

煤礦電氣設備包括高壓開關柜、高壓防爆配電裝置、磁力啟動器、移動變電站等等，這些電氣設備的高壓開關柜主要用于煤礦地面變電所、井下中央變電、總進風巷和主要進風巷、低瓦斯礦井的井底車場等，這些電氣設備的高壓開關柜繼電保護裝置以電磁感應裝置為主，對礦井電氣設備具有一定的保護作用，但是結構比較簡單，已經無法適應當下煤礦井下作業的要求。

因此，如何針對煤礦井下作業的要求，讓電氣設備繼電保護裝置能夠符合井下作業的環境，從而有效地維護井下作業的安全性。

一、當前煤礦井下電氣設備運行存在的問題

近年來，隨著煤礦開采業的發展，煤礦井下作業應用的電氣設備越來越多，在提高煤礦生產效率的同時，也存在一些安全隱患：比如電氣設備的繼電保護裝置沒有有效發揮保護作用，影響電氣設備的正常運轉，甚至造成一定的安全隱患。因此，設計一種性能穩定、保護種類齊全、保護裝置靈敏度高、可靠性強的煤礦井下電氣設備智能控制模塊很有必要。

二、智能化電路模塊設計

2.1漏電閉鎖模塊

漏電閉鎖模塊的功能主要是檢測絕緣電阻，在真空接觸器吸合之前或者斷開之后，檢測電機繞組部分電纜的絕緣性能，如果發現電纜的絕緣電阻值比動作值低，那么就啟動漏電閉鎖保護動作，禁止啟動或者發出報警信息，液晶顯示屏顯示漏電故障和漏電絕緣電阻值。如果主回路的絕緣電阻值恢復到動作值的1.5倍時，漏電閉鎖保住裝置斷開保護動作，真空接觸器合閘。但是在設計的時候，漏電閉鎖保護裝置斷開動作比主回路斷開動作延時10秒。如果繼電保護裝置啟動前沒有出現漏電故障，電力系統啟動后真空接觸器吸合后漏電保護功能應該由上一級饋電開關完成，漏電閉鎖保護模塊不啟動。

2.2通信模塊

通信模塊負責電氣設備信息的傳輸，一旦電氣設備出現故障，通信模塊將設備故障及時傳輸到電力系統，技術人員根據故障信息，立即對設備進行檢修。為了滿足煤礦深井作業的需求，通信模塊使用遠距離數據傳輸的RS-485，通過它將電氣設備的參數發送到礦井的局域網，礦井工作人員就能通過局域網隨時了解電氣設備的運行情況。通信模塊分串行通信和并行通信。串行通信方式小的傳輸線少，適合遠距離傳輸。并行通信傳輸速度快，但是所需的傳輸線比較多，長距離傳輸數據會增加成本。根據煤礦生產的實際情況，選擇串行通信方式。RS-485串行通信必須按照RS-485通信接口標準進行設計。

2.3聯控模塊

聯控模塊是電氣設備智能控制系統中重要的組成部分。當電氣設備控制系統設計為聯控模式以后，整個電力系統只需要一臺主機，通過主機就可以控制其他機器。

整個聯控系統可以由一臺主機控制開啟和關閉，同時每一臺機器都可以單獨啟動和停止。如果聯控裝置出現故障，那么系統會自動停機，將停機信息傳輸到液晶顯示屏上。如果聯控系統出現問題，首先要立即排除故障，讓每一臺機器恢復正常運行。 聯控裝置的命令通過頻率完成，每一臺機器和控制命令對應一定的頻率脈沖，如果機器需要向下機位發送命令只需要發送一定的頻率脈沖就可以實現，下機位接受到信息以后進行解碼，自動識別上機位的指令。

2.4電源模塊設計

智能繼電保護裝置的電源電路包括電網供電電路和電池供電電路，這兩種供電方式通過把閉合開關自由切換。如果是在電網上運行，則采取電網供電方式，電源控制由繼電開關電源供電，如果系統停止運行時，按照煤礦生產的規范和用電要求，井下不允許帶電打開隔爆外殼，所以將供電方式切換成電磁供電，這個時候，電氣設備的智能控制系統由外接蓄電池提供電源。此外，為了避免蓄電池發生電極短路的現象，要做好蓄電池的保護措施，比如在靠近電極兩端的地方串接200毫安的快速熔斷式，可以避免蓄電池電極短路故障的發生。

三、結束語

在提高煤礦生產的效率和質量的同時，電氣設備運行過程中存在的安全隱患給煤礦安全生產帶來一定的影響，并直接威脅到煤礦工人的生產安全。因此，做好煤礦井下電氣設備功能電路模塊智能化設計，有利于提高電氣設備的安全性和可靠性，避免電氣設備故障的發生，從而保證煤礦安全生產。

參 考 文 獻

[1] 高林春.探究煤礦井下電氣設備功能電路模塊的設計[J].大科技，2016，（20）：158-159.

[2] 梁磊，韓元偉，董俊嶺等.關于煤礦井下電氣設備的智能保護的研究[J].科技與企業，2012，（19）：297-298.