基于煤礦供電系統和電氣設備的保護

秦飛飛

【摘 要】電氣設備和供電系統的保護是煤礦安全的重要組成部分，對煤礦企業的開發和生產起著極其重要的作用。在煤礦生產過程中，繼電保護裝置廣泛用于煤礦供電系統和電氣設備的保護。然而，隨著科學技術，特別是網絡信息技術的不斷發展，煤礦企業越來越重視高科技技術的應用。特別是智能電氣設備和供電系統的應用非常廣泛。

【關鍵詞】煤礦供電系統；電氣設備保護

一、保護裝置及其原理

眾所周知，用于保護煤礦中的供電系統和電氣設備的裝置是繼電器。隨著科學技術，特別是網絡信息技術的不斷發展，其保護系統正逐步向智能化和自動化方向發展。在煤礦硬件方面，微處理器也被廣泛使用和開發，主要使用繼電保護裝置。隨著計算機技術，微電子技術，信息技術，網絡通信技術等各種科學技術的迅速發展。整個系統的可靠性得到了很大提高，從而保證了生產質量。電源系統和電氣設備的保護裝置-繼電器，是一種能夠在運行過程中反映系統的故障和異常狀態。以及通過設備處理或發送緊急信號的自動設備。保險絲，繼電器和繼電器等設備可提供保護和應急響應。電路中的電流處于上升狀態，使熔絲無法有效滿足需求，并且繼電器和接觸器廣泛用于煤礦供電系統和電氣設備保護應用。繼電保護裝置種類繁多，基本結構包括以下幾個方面：

①現場信號輸入部分：現場信號被發送到中繼保護設備，并且通常執行必要的預處理以使中繼器能夠有效地檢測每個站點的物理量；

②測量部分：與給定的設定值或實時自動生成的標準進行比較，判斷保護是否被激活；

③邏輯判斷部分：根據一定的邏輯關系進行組合和操作，最后確定斷路器是否應跳閘或發信號，并將相關命令發送到執行部分；

④執行部分：這是使繼電保護裝置可靠工作的關鍵部分。

二、有關保護及其實現方法

2.1 接地保護

在正常情況下，電氣設備的金屬外殼和結構不充電，但如果電氣設備的絕緣損壞，則金屬外殼和結構被充電。當人接觸到該電氣設備時，會發生觸電事故，中國規定電擊的安全限值為30 mA。因此，必須通過接地保護將通過人體的電流限制在極限電流。保護接地的關鍵是將保護接地裝置的接地電阻降低到規定范圍，使流過人體的電流不超過安全限制電流，從而降低電擊風險。5煤礦安全規程6規定：接地網上任何保護接地點的接地電阻不得超過28。同時，主接地電極與輔助接地電極之間的距離不應小于5m。

2.2 漏電保護

當電網的絕緣電阻小于一定值時，當人接觸電網時存在觸電的危險，并且泄漏不僅會進一步損壞設備。形成短路事故，這也引起電擊和泄漏引發引爆氣體和煤塵的風險。因此，必須在地下供電系統中安裝漏電保護裝置，以實現絕緣監測，漏電保護和流過本體的電容電流的補償。根據其保護功能，分為非選擇性漏電保護和選擇性漏電保護。

2.2.1 無選擇性漏電保護

采用附加直流電源的保護原理。在檢測電路中增加直流電源，包括對地的絕緣電阻，并監測直流電流的變化，以達到監測絕緣電阻的目的。該設備需要與低壓自動饋電主開關一起使用。缺點是停電范圍大，難以判斷泄漏線，但結構簡單，工作可靠，因此仍在使用中。

2.2.2 有選擇性漏電保護

采用零序電流保護原理。零序電流信號由零序電流互感器獲得。當沒有發生泄漏時，初級側三相電流是對稱的，電流相量和為0，次級側沒有電流輸出；當發生泄漏時，初級側三相電流是不對稱的，其電流相量和不為0，次級側具有電流輸出。該裝置與分流開關結合使用，具有降低斷電范圍和容易找到故障線路的優點，因此被廣泛使用。

2.3 過流保護

電氣火災的主要原因是電網過電流，過電流是由短路，過載和相故障引起的。因此，過流保護包括短路保護，過載保護和缺相保護。

2.3.1 過載保護

過載是指電動機的工作電流或電氣設備的工作電流大于其額定電流，但小于額定電流的倍數，通常小于額定電流的1.5倍。電機或電氣設備過載的原因有很多，例如負載突然增加，斷相運行和電網電壓降低。如果電動機或電氣設備長時間過載，其繞組或電氣設備的溫升超過允許值，導致老化和絕緣損壞。過載保護的動作時間與過載電流的大小有關，動作值設定小于短路保護的動作值。動作延遲取決于過載程度。過載越小，延遲越長，該特征稱為反時限特性。

延遲鏈路由時間繼電器組成。在延遲之后，時間繼電器觸點起作用以使致動器動作，切斷主回路電源，并發送過載信號。可通過電磁繼電器，電子繼電器和熱繼電器實現過載保護。

2.3.2 短路保護

電氣或線路絕緣損壞，負載短路，接線不正確時發生短路。短路期間產生的瞬時故障電流可達到額定電流的十倍至幾十倍，由于過電流，甚至由電弧引起的火災，導致電氣設備或配電線路的電力損壞。短路保護具有較短的工作時間，其動作值設定較大，并且電源在短時間內關閉。電磁繼電器和電子繼電器都提供短路保護。

2.4 其它保護

2.4.1 過壓保護

其采用鑒幅式保護原理。當供電系統的電壓大于額定電壓的115%時，應能自動切斷電源并停止工作，以免損壞電機和機械設備。過壓保護方法是在線圈兩端與電阻，電阻串電容或二極管串電阻并聯形成放電回路，實現過壓保護。

2.4.2 欠壓保護

其采用鑒幅式保護原理。某些應用中的電機或電氣元件，當電源系統的電壓降至額定電壓的75%時，它應該能夠自動切斷電源并停止工作，以避免損壞電機和機械設備。欠壓保護方法不僅可以通過接觸器和按鈕控制使用，還可以通過低壓斷路器或特殊電磁電壓繼電器進行欠壓保護。

2.4.3 失壓保護

當電氣設備正常運行時，如果由于電源電壓消失而停止運行，當電源電壓恢復時，電氣設備的自啟動或投入運行可能導致人身事故或設備對于電源系統，許多電氣設備同時啟動和工作，這也可能導致不可接受的過電流和過大的電壓降，并且熱電設備可能引起火災。為了防止電壓恢復時電氣設備的自啟動或投入運行，接觸器和按鈕用于控制電動機的啟動，保持和停止，具有電壓損失保護功能。

2.4.4 閉鎖功能

它是實現安全可靠系統的重要部分之一。常用的閂鎖包括泄漏鎖定，機械鎖定和風力鎖定。漏電阻斷是通過附加直流電源檢測原理實現的，常用于隔爆真空式電磁啟動器和低壓饋電開關；高壓配電箱配有機械鎖定裝置，確保安全；通過使用分路饋電開關和風扇的控制開關來實現風電阻斷功能，并且風扇的控制開關的常閉觸點連接到分路開關的CPU電路。實現對分路開關的控制。

三、結束語

煤礦供電系統對煤礦生產的順利進行和維修生產的安全起著重要作用。這要求相關技術人員在設計和安裝過程中充分考慮煤礦供電系統和電氣設備的特殊使用環境。做適當的保護工作，確保電氣設備安全穩定運行。隨著科學技術，尤其是網絡信息技術的不斷發展，煤礦企業越來越重視高新技術的應用，尤其是智能電氣設備和供電系統的應用。PLC，液壓技術和智能電氣設備的結合將進一步改善和提高整個系統的可靠性和安全性。

【參考文獻】

[1] 孟凱，陳永坤.煤礦供電系統技術優化研究[J].內蒙古煤炭經濟，2015，（3）：31-32.

[2] 段建飛.玉華礦礦井供電系統送變電探討[J].山西科技.2016（03）.