煤礦供電設備電氣保護技術的探討

賈若凡

[摘要]目前煤礦供電設備的電氣保護有過流、漏電和接地保護三種類型，各種系列的電氣保護裝置和保護設備伴隨著電力電子技術、微電子技術、計算機控制技術及網絡通訊技術的發展而不斷得到改進和完善。

[關鍵詞]煤礦；供電設備；電氣；保護

[中圖分類號]F407.6

[文獻標識碼]A

[文章編號]1672-5158（2013）05-0310-01

隨著煤礦企業的發展，特別是大量的現代化設備進入煤礦，這就對煤礦供電質量及安全提出了嚴格的要求。因此，對煤礦供電設備的安全防護與電氣保護的技術探討研究，是煤礦供電、設備安全管理的重要手段。煤礦井下工作的環境惡劣，負荷波動大，工況很不穩定，瓦斯煤塵積聚、滴水冒頂事故等會使電氣設備絕緣強度逐漸降低；同時由于工作人員維護不當或操作錯誤、輸電線路的導線斷裂等原因，經常會出現漏電及單相接地故障。接地故障若不及時排除，電網各相線會運行在線電壓下，長期運行將導致絕緣擊穿，甚至發生三相或兩相短路事故。所以，為了避免事故的發生，保障人身安全，有效減小事故范圍，研究高性能的高壓防爆開關智能保護控制系統具有重要現實意義和發展遠景。

一、煤礦供電設備的安全防護

隨著我國經濟的不斷發展，對于煤炭的消耗不斷的增大，這使得煤炭行業的生產面臨著重大的壓力。我國的煤炭生產的安全形勢雖然有了很大的改善，但是總體來說還是不容樂觀。煤礦的供電系統以及相應的電氣設備保護對于煤炭生產的安全性具有直接的影響。做好相應的電氣設備的保護工作對于確保煤炭企業的安全生產具有重大的意義。

電力是煤礦的動力，為保證煤礦安全生產，對礦井特殊提出以下要求：

1.可靠供電

即要求供電不間斷，煤礦如果供電中斷不僅會影響生產、而且有可能引發瓦斯集聚、淹井等重大事故，嚴重時會造成礦井的破壞。為了保證煤礦供電的可能性，供電電源應采用雙電源。雙電源可以來自不同的變電所（或發電廠）或同一變電所的不同母線上。既在一趟電源發生故障的情況下，另一趟電源應能保證對主要生產的供電，以保證通風、排水以及生產的正常進行。

2.安全供電

由于煤礦井下特殊的工作環境，任何供電作業上的疏忽大意，都可能造成觸電。電氣火災和點火花引起瓦斯煤塵爆炸等事故，所以必須嚴格遵守《煤礦安全規程》的有關規定進行供電，確保供電安全，由于礦井是特殊工作環境，供電必須是一類用戶，凡因突然停電造成人員傷亡事故和重要設備損壞，給企業造成重大經濟損失者，如煤礦通風機、井下主排水泵、副井提升機等，這類用戶應采用來自不同電源母線的雙回路進行供電。

3.井下各水平中央變（配）電所

主排水泵房和下山開采的采區排水泵房的供電線路，不得少于2回路，當任一回路停止供電時，其余回路應能承擔全部負荷的供電。井下各級配電電壓和各種電氣設備的額定電壓等級應符合要求。高壓不應超過10000v，低壓不應超過1140v，照明手持式電氣設備的額定電壓和電話、信號裝置的額定供電電壓都不應超過127v，遠距離控制線路的額定電壓不應超過36v。采區機械設備的額定供電電壓超過3300vN寸，必須制定專門的安全措施

二、供電設備的電氣保護技術

1.煤礦6kv高壓供電設備的電氣保護

地面變電所和井下變電所等使用的地面和礦用隔爆兼本安型高壓開關柜，通用的電氣保護是繼電保護裝置，安裝在專門設計的繼電器室內或獨立組成保護裝置屏。目前煤礦用高壓開關設備的保護繼電器以電壓觸發式為主。隨著微處理機保護器的推廣應用，煤礦現場的保護方式和保護設備也突破了傳統的形式。井下采區變電所和綜采工作面所使用的高壓防爆配電裝置，有結構簡單的保護脫扣器和功能強大、性能各異的微機綜合保護器。微機程序控制的高壓綜合保護器在井下的使用受到了煤礦職工的歡迎。

2.煤礦低壓供電設備的電氣保護

煤礦井下低壓設備的電氣保護裝置大多作為插件安裝在開關設備內部，與主回路電器配合完成保護功能。大量的低壓開關中使用有dr3電子脫扣器，jdb或abd8電機綜合保護器，以及dzzb綜合保護器等，目前低壓設備的保護裝置也逐步普及微機綜合保護器有效保證了供電系統的安全穩定運行。

3.變電站自動化系統中的幾種新型綜合保護裝置

電氣控制與保護領域高速發展，從熱電磁到電子智能保護，從pcs、acs、ccs、dcs系統到fcs現場總線，已走向了系統化和智能化。目前電力系統中微機保護得到普遍應用，國外典型的有美國sel公司的sel-279、sel-321型，ge公司的alps型，德國西門子公司的7sa531型微機保護裝置等，國內有南自廠的wxb系列，南瑞繼保集團的rcs系列，北京德威特集團的dvp 600系列，以及許繼集團、南京因泰萊、陜西銀河等都有成熟的自動化保護系統，煤礦系統在用的還有北京順城電子公司的kj67、煤科總院常州自動化所的kj36電力監控系統、中國電光的均254電力監控系統等。

4.新型礦用電氣保護裝置應具備的功能

根據《煤礦安全規程》第455條和第457條的要求，新型智能化綜合保護裝置不僅可以在線檢測電壓、電流、功率、電度等常規電力參數，具有規程要求的常規保護功能，而且有標準的通訊接口，可以對電網中關鍵開關設備的運行狀況實現“四遙”，為電力調度自動化提供支持。

5.對礦用新型綜合保護裝置的建議

變電站綜合自動化系統將在煤礦逐步推廣應用。由于井下開關設備種類比較復雜，結構多種多樣，空間非常狹小且要隔爆。故新型綜合保護裝置必須體積小，有標準的插接接口。保護模塊應具有性能優、可靠性高、靈活性強、調試維護方便、性價比好、多功能化等特點。采用開放式軟硬件系統、嵌入分布式結構與多cpu并行工作方式 豐富人機對話功能確保煤礦供電設備的安全運轉。

三、結束語

隨著煤礦企業的發展，特別是大量的現代化設備進入煤礦，這就對煤礦供電質量及安全提出了嚴格的要求，其要求要供電安全、可靠、經濟。然而，由于電力的生產和運行過程中具有高度的危險性。具有高度的自動化過程，發電、供電和用電同時完成。目前煤礦供電設備的電氣保護主要有過流、漏電和接地保護三種類型，各種系列的電氣保護裝置和保護設備伴隨著電力電子技術、微電子技術、計算機控制技術及網絡通訊技術的發展而不斷得到改進和完善。電力系統的發展和對其安全運行要求的不斷提高，供電設備的電氣保護也在不斷的改進和完善中，電氣保護逐步智能化。同時我們也應該注意到，高新技術應用和觀念上的更新尤為重要。

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