關于煤礦供電設備電氣保護技術的思考

李笑

引言

隨著我國社會經濟的不斷發展，煤炭資源消耗量也逐年增加，這就對煤礦資源的開采增加了壓力。在煤礦開采過程中需要用到很多電氣設備，而這些設備的性能直接決定了煤礦開采作業是否安全。煤礦企業必須充分重視煤礦開采的安全措施，避免電氣設備發生故障，積極優化電器的保護，做到安全作業的要求。

1 煤礦供電設備中電氣保護的特點

由于煤礦井下的特殊工作環境，一旦發生意外很可能造成嚴重的安全事故，因此與其他行業供電系統相比，煤礦具有更高的供電系統安全性能要求。為向井下提供新鮮風流，供電系統必須采用雙回路電源，不間斷工作。由于井下粉塵濃度高、濕度大，很容易對電氣設備造成損壞，因此除了保證井下工作人員的人身安全，還應考慮電氣設備的安全。煤礦使用的電氣設備一般分為礦用防爆電氣設備和一般型電氣設備兩大類。一般型電氣設備因防護能力不足，通常運用在地面供電系統；礦用防爆型電氣設備具有較強的安全防護能力，可對電氣設備引發瓦斯或粉塵爆炸進行有效預防，多應用于掘進工作面、采煤工作面等瓦斯或粉塵濃度較高的區域。

2 煤礦供電設備中存在的問題

2.1 電源設計不合理

許多煤礦企業不斷擴大生產規模，而忽略電源的設計，導致電源在使用中存在安全漏洞，容易釀成安全事故。隨著電力設備的不斷增多，煤礦生產過程耗費的電能也隨之增多，用電壓力的增大需要安全的用電環境才能保證其正常運行，電源設計不合理會使供電安全無法得到有效保障。雙回路式線路是礦井下使用最多的電源，可確保煤礦用電安全，但很多企業受利益的驅使未按要求安裝雙回路式線路電源，為煤礦安全生產埋下了巨大隱患，威脅著井下員工的生命安全。

2.2 受到外部環境的影響

因礦井生產環境較惡劣，電氣設備時常需面對陰暗潮濕、高溫高腐蝕性氣體，這樣會大幅縮短電氣設備的正常使用壽命，使電氣設備故障率增大。當前礦井電氣設備保護工作還存在很多問題，如保護系統不完善，靈敏度差等。這樣不僅會影響礦井電能的正常供應，而且還能導致電氣設備浪費大量電能；同時礦井電氣設備發生故障時，發出的各種火花還易引發礦井瓦斯爆炸事故。因此，做好礦井電氣設備的保護工作十分重要。

2.3 電氣設備超負荷工作

很多煤礦企業都追求經濟至上，將企業經營重點全部放在利益最大化，在配備電氣化設備及相關系統時希望一次投入終身使用，在這種錯誤思想的引導下，很多企業都忽略了對電氣設備的后期維護，沒有將長遠利益考慮其中。在很多煤礦企業中都存在設備長期超負荷運轉，此外，設備所處的運行環境都極為惡劣，這就使得設備出現故障的概率更高，如果發生安全事故往往會造成非常嚴重的后果。

2.4 線路問題

煤礦電氣設備的運行安全受到線路影響，線路問題會導致安全事故發生，這一問題在生產各個環節中都會存在，所以重視線路問題對電氣設備安全意義重大。電氣設備線路之間有很強的關聯性，如果線路問題發生，生產、安全、通信等很多方面都會因此癱瘓，礦井無法繼續維持生產，安全事故發生概率增加，所以對于煤礦生產來說，要重視電氣設備線路問題的維護，保證設備安全運行。

3 煤礦供電設備電氣保護技術分析

3.1 煤礦高壓開關柜設備電氣保護技術

高壓開關柜是煤礦井下中央變電所及地面變電常用的供電設備，一般采用繼電保護裝置進行電氣保護。繼電保護裝置需要根據相關規定安裝在繼電器室內或獨立組成保護裝置屏，為高壓開關柜的正常運行提供有效保障。傳統電磁感應式的繼電保護裝置已無法滿足煤礦生產需求，并逐漸被微處理機保護器所取代，微處理機保護器因其結構簡單、功能完善的特點，極大地提高井下生產安全性，促進了電力設備與自動化保護裝置監控技術的發展，安全高效的滿足了煤礦企業的生產需求，減少因煤礦高壓安全柜引發的電氣事故。

3.2 煤礦低壓供電設備電氣保護技術

煤礦低壓供電設備中的電氣保護裝置主要以插件的形式安裝在開關設備內部，當供電設備的開關發生漏電現象時，電氣保護裝置會自動啟用智能開關。該種電氣保護技術可與主回路中的保護裝置相配合，共同完成對煤礦供電設備的保護作用。現代低壓供電設備電氣保護裝置發展迅速，運用了集中控制模式和零序電壓法。集中控制模式提高了判斷的準確性，實現了分散性漏電保護，而零序電壓法則可以隨時對供電設備的可疑數據進行采集分析，自動修復供電設備的電壓與電容故障，在一度程度上提高了供電設備異常的測量精度。煤礦低壓供電設備的電氣保護技術有效保證了供電系統的安全運行，為煤礦安全生產提供了保障。

3.3 煤礦供電設備接地保護技術

在通常情況下，電氣設備的金屬外殼不帶電，一旦設備絕緣裝置出現損壞，就有可能引起觸電、漏電的危險。目前，中國已經出臺了相關的規范和標準來規定觸電的安全極限，要求交流電值是30mA。在接通接地保護裝置時，要注意經過人身體的電流在極限電流的范圍之內。在進行接地裝置的保護中最為重要的是將接地的電阻降低到規定范圍之內，從而保證電流的安全性，降低接觸電流的危險性。

3.4 煤礦供電設備漏電保護技術

如果電網絕緣電阻的數值低于規定的極限數值時，一旦觸及就有可能發生危險，不僅會破壞設備引發短路事故，更嚴重的是發生漏電危險，威脅人們的生命安全。在井下供電系統中，通常需安裝漏電保護裝置，對整個系統進行漏電保護和絕緣監視，并根據保護功能可將其劃分為有選擇性的漏電保護和無選擇性漏電保護兩大類。

有選擇漏電保護一般選擇了零序保護電流工作原理，其一般是在零序電流互感器的基礎上發展而來的。當發生漏電安全事故時，會出現一次側三相電流對稱，此時電流相加到一起是0A，而二次側不存在電流輸出現象，在發生電流事故時，就會出現一次側三相電流對稱，這時電流相加不等于0A。二次側也有電流輸出，且要求分路開關與裝置相互配合運用，其能有效縮小用電范圍，當發生故障時容易查找故障的位置和誘發因素，因此在煤礦電氣設備中得到了廣泛應用。無選擇性漏電保護選擇了附加的直流電源保護原理，一般需把直流電路附加到對地絕緣電阻的檢測回路中，其能實現對電流的有效監視，且還能對電流變化情況直觀呈現，以達到監測絕緣電阻的效果。實際上，裝置需與低壓自動饋電總開關一起使用。它的不足之處在于停電范圍大、不容易判斷漏電的原因和故障，優點是結構較為簡單、工作可靠，雖然沒有大規模使用，但還是有一定的應用范圍。

4 結語

煤礦的安全生產對煤炭開采企業的發展具有舉足輕重的作用，供電設備的使用雖然提高了生產效率，但也為煤炭開采作業帶來了一定隱患，因此，煤礦企業應不斷改進煤礦供電設備電氣保護技術。煤礦技術人員應熟練掌握煤礦供電設備中電氣保護的要求，不斷優化高壓開關柜設備電氣保護技術、低壓供電設備電氣保護技術、變電站自動化系統電氣保護技術，降低供電設備安全事故出現的概率。