煤礦井下低壓供電系統及短路保護措施研究

【摘要】低壓供電系統是煤礦正常運行的基礎性系統，對于煤礦機電設備正常運行非常關鍵。但是從低壓供電系統運行情況來看，容易出現各種類型的短路故障，給低壓供電系統正常運行帶來較大的負面影響。本文從煤礦井下低壓供電系統特征分析入手，研究了煤礦井下低壓供電系統常見的短路問題，并針對性提出了煤礦井下低壓供電系統短路保護措施。

【關鍵詞】煤礦;井下低壓供電系統;短路;保護措施;研究

煤礦井下環境相對惡劣，空氣較為潮濕，特別是很多煤礦井下涌水量較大，再加上瓦斯、煤塵的存在，采掘機電設備日常負荷偏大，且處于全天候運行狀態，不同的地質條件下工作負荷變化較大，在開啟與運行的過程中均有可能出現短路問題。因此，對煤礦井下低壓供電系統及短路保護措施進行分析有著較為重要意義。

一、煤礦井下低壓供電系統特征

低壓供電系統主要包含有機械設備、分配電箱、總配電柜、低壓輸送電纜及低壓配電柜等設備。根據井下采掘活動安排，需要使用不同類型的機械設備，但是由于各個機電設備用點特性有著較大的不同，其中存在較為明顯的敷設方式較為復雜、規格型號相對較多且各種類型的接頭較多的問題。隨著低壓供電系統復雜程度的不斷增加，容易出現各種類型的短路故障，給低壓供電系統正常運行帶來了較大的負面影響。

二、煤礦井下低壓供電系統常見的短路問題

從當前低壓供電系統使用情況來看，容易出現的短路問題相對較多。主要包含有如下幾個方面：

首先，機電設備內部有短路問題出現，例如繼電器設備、電動機設備及變壓器等，隨著使用年限的延長，再加上井下環境較為潮濕，增加了短路問題發生的概率。此外，部分機電設備在出廠階段就存在質量問題，使用過程中容易發生短路故障。

其次，由于煤礦低壓供電系統中包含的機電設備較多，這些設備在使用的過程中，需要對其進行定期的維護與保養，在維護與保養的過程中，存在金屬工具遺漏在機電設備中的情況，增加了設備出現短路故障的概率。

第三，井下的環境相對陰暗潮濕，給機電設備絕緣性能帶來的影響明顯，隨著機電設備絕緣性能的降低，增加了設備出現短路故障的概率。

第四，從低壓供電系統中機電設備使用情況來看，出現三相電路、相間短路的問題相對較多。技術人員在對機電設備完成檢修之后，短路接線忘記拆卸或者拆卸不到位，均增加了短路故障出現的概率。

第五，煤礦井下機電設備多數情況下負載相對較大，較大的負載增加了設備故障的概率，特別是在機電設備頻繁啟動的過程中，容易出現短路的問題。

第六，電纜接頭容易出現銜接不良的問題，由于井下機電設備在使用過程中，出現機械擠壓的情況較多，電纜接頭在受到擠壓之后容易發生物理性損壞，導致電纜絕緣性出現較大的破壞，容易導致短路故障的發生。

三、煤礦井下低壓供電系統短路保護措施

（一）選擇使用相敏保護裝置

從當前低壓供電系統短路保護情況來看，選擇使用相敏保護裝置可取得較好的保護效果。可實現對供電線路正常啟動峰值電流故障的全面診斷，從而采取更有針對性的保護措施，對供電線路正常運行情況進行保護。特別是對煤礦低壓供電系統出現的短路電流較大，功率因數較高，由于機電設備電機頻繁啟動而導致出現短路故障等問題選擇使用相敏保護裝置均可取得較好的保護效果。

（二）選擇使用電子保護措施

在低壓供電系統中安裝電子保護裝置，主要是考慮到短路保護其靈敏度方面。復合式的電源保障工作，傳感器選用空心的互感器，避免了路故障的發生。同時，電子保護裝置中的溫度控制器、除濕裝置及智能操控裝置均可有效的實現對短路電源的控制，提升其連續供電可靠性。從當前井下供電實踐表明，選擇使用電子保護裝置，低壓供電系統故障率下降明顯。

（三）設置光纖縱差保護裝置

通過在低壓供電系統中設置礦用光纖縱差保護裝置的方式，可實現短路較好保護。該抱住裝置有電流速斷保護功能，可實現較快保護。保護裝置主要包含有井上監控主機、監控通訊分站、光纖通信環網及底層設備等。在具體運行的過程中，高爆開關、饋電開關均可通過總線聯系開展監控，可對線路實現全面的保護與監控。計算機系統、監控通訊分站及光纖通信環網等實現信息的處理、存儲及采集，可實現對井下全網供電系統出現的短路問題的較好保護。

（四）采取漏電保護措施

低壓供電系統在運行的過程中出現漏電的問題也相對較多，采取針對性的漏電保護舉措非常關鍵。在具體實施的過程中，可結合低壓供電系統運行實際情況，采取漏電閉鎖保護或者選擇性漏電保護等方式，在出現了漏電故障之后，這些措施可及時將出現故障的部分進行隔離，同時發出對應的故障警示，沒有出現故障的位置則可正常使用。

（五）對低壓設備安裝標準進行規范

低壓供電系統的組成單元是低壓供電設備，從當前煤礦低壓供電設備使用情況來看，必要的合理規劃標準較為缺乏，導致機械設備在安裝的過程中出現了較大的隨意性，也給低壓供電系統帶來了較大的安全隱患。例如，低壓供電系統中存在的線路隨意亂牽亂掛、機械設備未嚴格做好接地處理等。這些均增加了低壓供電系統出現短路故障的概率，為了將這些問題較好從源頭上解決，降低低壓供電系統出現短路的概率。煤礦企業應當從源頭上進行分析，結合煤礦實際，制定出具體的標準，同時開展全礦井的現場勘查，為各種類型的低壓供電設備的安裝設計出完善的方案，并嚴格按照設計的規范與方案開展機械設備的安裝施工。

四、結束語

綜上分析，全面做好煤礦井下低壓供電系統短路保護工作非常關鍵，但是從當前低壓供電系統運行情況來看，各種類型的短路問題仍舊存在，嚴重影響到低壓供電系統正常功能的發揮。因此，這就需要煤礦企業全面認識到做好低壓供電系統短路保護的重要性，從煤礦低壓供電系統運行實際出發，采取針對性的措施全面做好短路保護工作，更好保證井下生產的安全性。

參考文獻：

[1]史文慧.礦井低壓供電系統運行分析及短路保護措施研究[J].機電工程技術，2019，48（1）：135-137.

作者簡介：

崔兆麗（1978-），女，漢族，河南新蔡人，本科，平煤股份十一礦。