基于煤礦供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備保護(hù)的探討

鄧建忠

（潞安礦業(yè)集團(tuán)王莊煤礦，山西 長(zhǎng)治 046031）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)于煤炭的消耗不斷的增大，這使得煤炭行業(yè)的生產(chǎn)面臨著重大的壓力。我國(guó)的煤炭生產(chǎn)的安全形勢(shì)雖然有了很大的改善，但是總體來(lái)說(shuō)還是不容樂(lè)觀。煤礦的供電系統(tǒng)以及相應(yīng)的電氣設(shè)備保護(hù)對(duì)于煤炭生產(chǎn)的安全性具有直接的影響。做好相應(yīng)的電氣設(shè)備的保護(hù)工作對(duì)于確保煤炭企業(yè)的安全生產(chǎn)具有重大的意義。

在煤礦的日常生產(chǎn)和運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，供電系統(tǒng)以及相應(yīng)的電氣設(shè)備發(fā)揮著十分重要的作用。隨著煤炭行業(yè)相關(guān)技術(shù)的不斷的發(fā)展和進(jìn)步，煤炭生產(chǎn)企業(yè)中智能化的電氣設(shè)備的使用量越來(lái)越大。比較常見(jiàn)的就是微處理器，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，對(duì)于煤炭生產(chǎn)企業(yè)的電力系統(tǒng)具有很強(qiáng)的保護(hù)性，能夠確保煤炭生產(chǎn)過(guò)程中電力供應(yīng)的安全和穩(wěn)定。

1 保護(hù)裝置及其原理

繼電器是煤礦供電系統(tǒng)中比較常見(jiàn)的電氣設(shè)備保護(hù)裝置。在煤礦的供電系統(tǒng)中廣泛的采用繼電器作為保護(hù)裝置能夠及時(shí)的對(duì)相應(yīng)的電氣異常以及設(shè)備故障做出反應(yīng)，對(duì)相應(yīng)的故障設(shè)備進(jìn)行隔離，或者是及時(shí)的發(fā)出告警，能夠盡可能的降低電氣設(shè)備故障帶來(lái)的損失。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，供電設(shè)備保護(hù)裝置中開(kāi)始大量的采用的相應(yīng)的技術(shù)以及智能化的設(shè)備，使得煤礦供電系統(tǒng)朝著自動(dòng)化的方向發(fā)展。在煤礦的實(shí)際工作當(dāng)中由于電流不斷的增大，使得繼電器在供電系統(tǒng)中的使用十分的廣泛，繼電器具有比較多的類型，但是其基本的結(jié)構(gòu)主要包括一下幾個(gè)方面：

1.1 現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)輸入部分。將電路中的相關(guān)情況的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理，然后再傳送給繼電保護(hù)裝置，從而使繼電器能夠?qū)﹄娐樊?dāng)年的情況進(jìn)行相應(yīng)的了解。

1.2 測(cè)量部分。繼電器實(shí)現(xiàn)已經(jīng)設(shè)定了一定的參數(shù)，對(duì)電路中的情況進(jìn)行測(cè)量和檢測(cè)，并且和預(yù)設(shè)的值進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)超出某個(gè)范圍則采取相應(yīng)的動(dòng)作。

1.3 邏輯判斷部分。根據(jù)比對(duì)的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)邏輯判定，然后發(fā)出相應(yīng)的動(dòng)作信號(hào)，然后由執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行執(zhí)行。

2 井下常見(jiàn)電氣設(shè)備的保護(hù)類型

在煤礦中使用的電氣設(shè)備除了一般的電氣設(shè)備之外，由于礦井生產(chǎn)的特殊性，還有隔爆型電氣設(shè)備。由于礦井下安全性要求相對(duì)比較高，這就使得對(duì)電氣設(shè)備的安全性要求十分的嚴(yán)格，主要采用隔爆電氣設(shè)備。由于礦井下的工作設(shè)備的功率比較大，這就使得高壓電氣設(shè)備在煤礦中的使用比較的普遍。常見(jiàn)的保護(hù)方式主要有以下幾種：

2.1 漏電保護(hù)

煤礦的供電系統(tǒng)中，由于絕緣層長(zhǎng)期處于比較惡劣的工作環(huán)境中，比較容易發(fā)生磨損和老化，這就使得電路常常會(huì)發(fā)生漏電。一旦井下的作業(yè)人員不小心接觸，就會(huì)導(dǎo)致觸電事故。同時(shí)礦井之中往往存在大量的可燃性氣體和粉塵，一旦漏電出現(xiàn)電火花，就十分容易發(fā)生爆炸事故。因此要做好井下供電線路的漏電保護(hù)措施，隨時(shí)的檢測(cè)漏電的情況，發(fā)現(xiàn)漏電的地方及時(shí)的進(jìn)行相應(yīng)的處理，防止釀成重大的事故。

2.2 過(guò)流保護(hù)

在井下生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中，供電系統(tǒng)常常會(huì)出現(xiàn)過(guò)電流，從而導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生，而造成過(guò)電流的原因比較復(fù)雜，常見(jiàn)的就是短路或者是過(guò)載。這就要求采取相應(yīng)的措施防止過(guò)流得產(chǎn)生，主要由以下幾個(gè)方面的措施：

2.2.1 過(guò)載保護(hù)

在礦井之下的電流超過(guò)了電氣設(shè)備的額定電流，就是所謂的過(guò)載，如果過(guò)載的情況比較嚴(yán)重有可能縮短電氣設(shè)備的壽命或者是引發(fā)電氣設(shè)備的燒毀。導(dǎo)致電氣設(shè)備出現(xiàn)過(guò)載的原因相對(duì)比較的復(fù)雜，主要有以下幾種情況：負(fù)載瞬間增大、斷相運(yùn)行或者是電網(wǎng)的電壓降低等。這就需要采用時(shí)間繼電器來(lái)對(duì)過(guò)載進(jìn)行有效的防護(hù)。在出現(xiàn)過(guò)載的情況的時(shí)候，由電流繼電器接通時(shí)間繼電器，完成延時(shí)工作，斷開(kāi)電路的電源。

2.2.2 短路保護(hù)

由于礦井中的電氣設(shè)備長(zhǎng)期處于比較復(fù)雜的工作環(huán)境當(dāng)中，其絕緣層的老化或者磨損的情況往往比較嚴(yán)重，這時(shí)就有可能引起短路，在短路的過(guò)程當(dāng)中，電路中的電流會(huì)在瞬間增大，導(dǎo)致電路中的電氣設(shè)備發(fā)生損壞，嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)引發(fā)火災(zāi)。為了有效的防止短路帶來(lái)的損害，可以采用電子式或者是電磁繼電器。

2.3 接地保護(hù)

在正常情況下，電氣設(shè)備內(nèi)部的絕緣層能夠有效的防止內(nèi)部的電流使金屬殼帶電，但是，一旦內(nèi)部的絕緣層發(fā)生損壞，那么電氣設(shè)備的絕緣層就有可能帶電，從而造成人身的傷亡。為了防止電氣設(shè)備外殼帶電，就需要對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行接地處理，從而防止過(guò)大的電流通過(guò)人體時(shí)給人體帶來(lái)的損傷，有效的保護(hù)操作人員的生命安全。

2.4 其它保護(hù)

2.4.1 失壓保護(hù)

電氣設(shè)備在正常工作時(shí),如果因?yàn)殡娫措妷旱南ФＶ构ぷ?那么在電源電壓恢復(fù)時(shí),電氣設(shè)備的自行啟動(dòng)或投入工作將造成人身事故或設(shè)備損壞。對(duì)供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō),許多電氣設(shè)備同時(shí)啟動(dòng)和工作,也會(huì)引起不允許的過(guò)電流和過(guò)大的壓降,而熱類電氣設(shè)備可能引起火災(zāi)。為防止電壓恢復(fù)時(shí)電氣設(shè)備的自行啟動(dòng)或投入工作采用接觸器和按鈕控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、保持、停止,就具有失壓保護(hù)作用。

2.4.2 欠壓保護(hù)

其采用鑒幅式保護(hù)原理。電動(dòng)機(jī)或電器元件在有些應(yīng)用場(chǎng)合下,當(dāng)供電系統(tǒng)的電壓降到額定電壓的75%時(shí),就應(yīng)能自動(dòng)切除電源而停止工作,以免損壞電動(dòng)機(jī)以及機(jī)械設(shè)備。欠電壓保護(hù)方法不僅可以采用接觸器和按鈕控制方式,還可以采用低壓斷路器或?qū)ｉT電磁式電壓繼電器進(jìn)行欠壓保護(hù)。

2.4.3 過(guò)壓保護(hù)

其采用鑒幅式保護(hù)原理。當(dāng)供電系統(tǒng)的電壓大于額定電壓的115%時(shí),就應(yīng)能自動(dòng)切除電源而停止工作,以免損壞電動(dòng)機(jī)以及機(jī)械設(shè)備。過(guò)電壓的保護(hù)方法是在線圈兩端并聯(lián)一個(gè)電阻、電阻串電容或二極管串電阻等形式,以形成一個(gè)放電回路,從而實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)。

2.4.4 閉鎖功能

它是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全可靠工作的重要部分之一。常用的閉鎖有漏電閉鎖、機(jī)械閉鎖、風(fēng)電閉鎖等。漏電閉鎖采用附加直流電源檢測(cè)原理實(shí)現(xiàn),在隔爆真空型電磁啟動(dòng)器、低壓饋電開(kāi)關(guān)中經(jīng)常使用;高壓配電箱設(shè)有機(jī)械閉鎖裝置以保證安全;風(fēng)電閉鎖功能是由分路饋電開(kāi)關(guān)與風(fēng)機(jī)的控制開(kāi)關(guān)配合使用實(shí)現(xiàn)的,將風(fēng)機(jī)的控制開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)接入分路開(kāi)關(guān)的CPU回路,實(shí)現(xiàn)對(duì)分路開(kāi)關(guān)的控制。

3 結(jié)語(yǔ)

煤礦的供電系統(tǒng)對(duì)于煤礦生產(chǎn)的順利進(jìn)行以及維護(hù)生產(chǎn)的安全性具有舉足輕重的作用。這就要求相關(guān)的技術(shù)人員在設(shè)計(jì)和安裝的過(guò)程當(dāng)中要充分的考慮煤礦供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的特殊使用環(huán)境，做好相應(yīng)的防護(hù)工作，確保電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定的運(yùn)行。隨著科學(xué)技術(shù)特別是網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦企業(yè)也越來(lái)越重視對(duì)高科技的應(yīng)用，尤其是智能型的電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)的應(yīng)用更是非常廣泛。采用PLC、液壓技術(shù)和智能電氣設(shè)備的結(jié)合，使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和安全性將會(huì)得到進(jìn)一步的提高和改善。

[1]陳偉.煤礦電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)的保護(hù)分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2008,(22).

[2]吳文明,張生剛,王兵.淺談煤礦供電系統(tǒng)存在的問(wèn)題及解決方法[J].工礦自動(dòng)化,2009,(09).

[3]李曉陽(yáng).煤礦井下供電系統(tǒng)研究[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2010,(04).