煤礦電氣設備與供電系統的保護應用分析

趙春生(開灤集團錢家營礦業分公司,河北唐山 063300)

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煤礦電氣設備與供電系統的保護應用分析

趙春生
(開灤集團錢家營礦業分公司,河北唐山 063300)

【摘 要】煤礦產業的發展隨著社會發展速度的不斷加快以及現代科學技術的不斷研發,電氣設備及供電系統也在不斷升級和優化,系統的安全問題及保護裝置的應用情況受到了人們的高度重視。本文從煤礦電氣設備與供電系統的概述著手,對當前其系統的保護應用情況進行分析,同時對漏電保護裝置的應用進行闡明,以期促進煤礦電氣設備及供電系統的正常運行。

【關鍵詞】煤礦電氣 設備與供電系統 保護應用

煤礦產業主要以開采煤炭資源為主要工作內容，其作為國家能源的重要組成部分，對國家經濟發展具有十分重要的支撐作用。由于我國煤礦行業具有自身的特殊性，相較于其他類型的設備與供電系統，其電力系統在安全性、可靠性等方面要求更高。

1 煤礦電氣設備與供電系統概述

煤礦行業工作環境的特殊性決定了其電力系統安全的重要性及高要求，任何差錯與意外都會造成難以估量的后果。一方面，煤礦井下作業流程具有較高的危險性，其供電需保證24小時不間斷，從而保障安全；另一方面，煤礦產業的電力系統運行中保護對象包括作業人員及電氣設備，兩者的安全性都及其重要，從而避免意外發生。同時，由于煤礦開采作業中需要較大的用電量，使得供電質量、效率及時間分配要求更為嚴格，電力系統應在保證正常工作運行的基礎上，提高合理性、科學性以降低運行成本。煤礦電氣設備一般情況下主要包括兩類:一類是一般型電氣設備，其主要作用是保障系統的正常運行，且具有基礎安全防御功能，當發生爆炸等重大災難時，其防御作用較低，具有一定的局限性，因此通常設置在瓦斯濃度較低的位置；一類是防爆型煤礦專用電氣設備，其主要通過控制各類電氣設備故障的發生從而避免發生瓦斯爆炸等嚴重事故，通常設置在煤礦開采作業范圍內的防爆位置[1]。

2 當前煤礦電氣設備與供電系統保護應用情況分析

過流保護、接地保護及漏電保護為當前煤礦電力系統的三種主要保護類型。其中，過流保護即通過控制電流的方式在設備發生故障時切斷電流，避免由于電流過大導致的電路、設備損壞等；接地保護即通過將電流接入大地，避免電流過大造成的危險；漏電保護即通過對漏電電流進行檢測，按照實際情況采取切斷電流。

2.1 一般性煤礦專用高壓開關柜的保護

高壓開關柜主要對井下中央泵房、變電所等進行保護，利用繼電保護裝置維護系統安全，即通過利用電磁感應確保電路運行正常，避免發生電壓失穩、短路等情況發生，保護效果顯著，其便捷性、高效性及結構簡單等特點受到高度肯定。繼電器的保護系統主要包括繼電器、斷路器等，其系統感應器在設備不斷優化升級的趨勢下得到了很大發展，如集成電路感應器等的開發大大提高了電氣設備安全性、穩定性[2]。

2.2 防爆型煤礦專用電氣設備的保護

該設備類型主要包括BG、PB系列，主要以機械彈簧縱機構對配電器發生電路故障、操作失誤等問題時進行斷電保護，從而保障設備的安全。目前已經出現了更為先進的技術，如高壓振動斷路器等，實現了對電力系統的實時監控，能夠快速、精準地發現故障問題，通過自動合閘、分閘提高系統運行效率及安全性，彌補了接卸彈簧維護不方面、機構易老化等缺點[3]。

2.3 低壓型煤礦專用電氣設備的保護

通常采取在電路開關位置安裝插件的方式與主電路進行配合，從而保護整體電氣系統的安全。

3 漏電保護裝置的應用

近年來，隨著漏電保護裝置的研究不斷深入，地面、井下的漏斷保護裝置不斷開發出新的類型，但工作原理基本一致，即通過利用相敏電流脈沖，在電流發生異常時采取選擇性切斷等控制，主要分為功率方向、電流方向及補償電流三種類型。在空曠作業區及地面通常采取集中選線的方式，在井下作業區通常采取短路保護、漏電監視、綜合防爆以及過載保護等更為復雜、全面的保護系統。

3.1 保護裝置

電氣保護裝置主要基于繼電器運作原理，對電力系統的運行情況進行檢測，及時對異常情況進行控制、判斷并采取相應控制措施。保護裝置的運行過程中主要以自動化控制方式保障整體系統的安全性，通常利用熔斷器、接觸器等。由于煤礦電力系統所處的運行環境具有較為顯著的特殊性，嚴重的短路等現象會直接導致不可估量的后果，而熔斷器的反應速度有限，因此當前接觸器、繼電器的應用范圍更廣。

3.2 信號輸入裝置

電路輸入的原始信號在經過干擾信號濾波、放大等相應處理后進入繼電保護裝置中，其處理過程在信號輸入裝置中完成，因此該裝置的工作效率對信號特點的判斷及處理措施的選擇具有直接的影響作用。

3.3 測量裝置

即對輸入的信號進行初步檢測，通過利用電力系統內部程序對其進行判斷與比較分析，得出肯定或否定的結果，并轉化為數字信號[4]。

3.4 邏輯判斷裝置

信號輸入到邏輯判斷裝置中后，系統將以初步分析結果為依據，按照一定的邏輯規律對信號進行組合運算，并對結果進行分析判斷，進而采取切斷或其他選擇性措施。該裝置在整個系統中具有關鍵作用，直接影響著整體供電效果。

3.5 執行裝置

執行裝置是漏電保護裝置的最后環節，其功能主要包括跳閘、切斷電路及隔離電氣設備等。通常情況下該裝置在發生故障時才開始工作。

4 結語

綜上所述，煤礦電氣設備與供電系統在煤礦行業的發展中具有尤為重要的現實作用，是保障正常作業安全的基礎。因此，相關單位及人員應積極引進新技術，采取科學有效的保護措施確保電氣設備及供電系統的安全，定期進行設備管理、系統檢查與維護等工作，為煤礦開采作業的正常進行提供安全保障。

參考文獻:

[1]徐彥平.試論煤礦電氣設備與供電系統的保護[J].城市建設理論研究(電子版),2015(22):6915-6916.

[2]席艷瑤,魏國山.加強煤礦電氣設備管護確保井下安全生產措施[J].中國科技縱橫,2011(16):163.

[3]鄧建忠.基于煤礦供電系統和電氣設備保護的探討[J].中國新技術新產品,2011(24):7.

[4]王俊.煤礦供電系統和電氣設備的保護研究[J].技術與市場,2014 (3):6-7.

作者簡介:趙春生(1985—),男,黑龍江訥河人,本科,畢業于黑龍江科技學院,電氣工程師,研究方向:煤礦供電系統研究與管理及煤礦自動化控制系統。