煤礦供電設備的安全防護與電氣保護技術措施探析

孫 飛

（陜西省何家塔煤礦，陜西 榆林 719300）

0 引 言

我國社會經濟的發展和科技水平的進步增加了煤炭資源消耗量，也推動了煤炭開采方式發生了新的轉變，大量供電設備的應用對煤礦的安全防護提出了更高要求。煤礦供電設備的安全防護是一項重大的系統性工程，從設備的采購、使用、驗收及日常檢查檢修，任何一個環節出現問題都可能引發重大災難。因此，對高危險性的煤礦電力生產和運行，除加強過流、漏電和接地3種電氣保護之外，還要定期對防爆電氣設備進行細致入微的檢查和維護，有效評估其安全性和可實用性，出現不達標情況時及時檢修或更換。

1 煤礦供電設備存在的問題

很多煤礦企業存在電源設計不合理現象。基于經濟利益，煤礦企業在擴大生產的過程中沒有顧及到電路改造。電力設備不斷增加，煤礦生產耗費的電能越來越多，卻缺乏與之匹配的電能系統支持，導致煤礦電力設備在用電過程中出現用電漏洞。缺乏安全的用電環境，給井下作業造成了安全隱患，對煤礦工人的生命安全形成了威脅。煤礦作業很大部分屬于井下作業，在惡劣的礦井環境中，電路極易受外界環境腐蝕影響發生故障，對供電設備保護不善易縮短電氣設備的使用壽命，影響礦井電能的正常供應和開采，還可能加大電能消耗，在礦井設備發生故障時引發重大安全事故。此外，很多煤礦企業缺乏安全意識，一味追求產量，忽視對供電設備的安全防護和管理，期望一次性投入的電氣化設備系統能夠使用終身，忽略了對電氣設備的后期維護，加大了設備出現故障的可能性。因此，在煤礦生產過程中，管理者要重視對電氣設備的維護，強化設備安全運行，確保供電線路符合《規程》相關規定[1]，做好地面供電線路、防爆電氣設備以及井下電網過流、短路保護等的安全檢查。

2 煤礦供電設備的安全防護

2.1 系統化設計煤礦供電系統

礦井供電系統主要由煤礦地面變壓器、配電裝置和供電線路等將電源輸送給中央變電所，再經過變配電及其供電線路送至電氣設備。缺乏系統化的煤礦供電系統，易在用電過程中出現漏電現象，進而引發瓦斯、煤塵爆炸或造成人身觸電，給煤礦企業帶來損失。因此，要加強對煤礦供電系統的系統化設計，尤其是其過流保護、漏電保護和接地保護3大保護，確保為生產作業提供穩定、可靠與安全的供電，不在供電系統和電氣設備中增加額外部件，必須設置時需符合相關規定。

2.2 采用綜合保護裝置

在煤礦開采不斷發展的過程中，對其供電設備的安全防護措施也在不斷創新。有些變電站開始使用綜合自動化系統即綜自系統，成為保證煤礦供電安全和經濟運行的重要技術手段。礦井作業環境較差，設計采用新型綜合保護裝置時，要根據井下作業環境具體分析，采用性能穩定、體積小、方便維修的新型供電保護系統。根據礦井電氣設備保護的相關規定，井下電力網的短路電流不得超過其控制用斷路器的開斷能力，井下配電網路必須具有過流、短路保護裝置，并用該配電網路的最大三相短路電流校驗開關設備的分斷能力、穩定性能以及電纜的熱穩定性[2]。現在廣泛應用于各變電站的在集散式綜合自動化系統能通過計算機手段實現對電路設備的監控和保護，提高供電效率的同時減少運行壓力，具有管理集中和控制分散的特點，為員工的人身安全安全奠定了基礎。在針對煤礦環境設計變電站綜合自動化保護裝置時，設計單位和相關專業技術人員要對變電站綜合自動化系統發展史和該礦地發展趨勢有清晰的認識，才能在投入使用時真正實現自動化的供電設備保護。

2.3 強化對供電安全的重視和管理

管理人員對供電設備狀態的重視程度十分重要，直接影響檢修人員對待工作的態度。加強對煤礦供電設備的安全防護，需要領導和管理者提升對供電設備安全性的重視，從而對生產線實行全方位管理。在供電保護和日常生產過程中，供電設備和用電設施必須依照規范使用，嚴格按照煤礦生產要求進行，建立崗位分工并具體化到每個管理環節的負責人。各項與電力操作相關的工作，都需經過審核確定安全后操縱。定時檢修，加強對供電設備系統性的安全檢查，保證礦用電氣設備和供電線路符合《規程》相關規定。確認井下電網漏電保護和煤電鉆綜合保護靈敏可靠、安全監控裝備符合要求以及井下設備檢修和停送電作業按章操作，發現故障后及時維修，杜絕安全隱患；出現電路問題時立即停止生產，啟動設備應急辦法，以員工的生命安全為重。只有管理者認識到安全供電的重要性，操作員才會重視按規作業，才能在保證供電設備在安全的環境下順利完成生產工作。

3 煤礦供電設備的電氣保護技術

3.1 高壓防爆配電設備

煤礦常用的電氣設備可分為一般型電氣設備和礦用防爆型電氣設備。一般型電氣設備具有一定的防護功能但并不防爆，可用于煤礦地面使用，但采掘工作面必須使用防爆型電氣設備。現階段，我國大多數礦井和綜采工作面都配備了高壓防爆配電裝置。目前，常使用的高壓防爆真空配電裝置采用綜合保護器、高壓真空斷路器以及電能計量保護裝置對供電設備實行綜合保護，增加了供電設備的可靠性。此外，相關井下電氣設備操作人員應當適當學習掌握相關防爆技巧保障供電安全，如本質安全技術、超前切斷電源和快速斷電技術，通過屏蔽電纜和漏電繼電器的相互配合，超前切斷電源或在故障發生時形成最小時間快速斷電。

3.2 高壓開關柜保護技術

高壓開關柜可以提供對供電設備漏電和瞬時短路的保護，以控制電器、保護電器和測量電器等相關高壓電器裝配在封閉或敞開的金屬柜體內作為電力系統中接受和分配電能的裝置。一般在空氣溫度不超過40 ℃的環境中使用。近幾年，電廠自動化和信息化的高速發展加快了高壓開關柜對溫度檢測技術的研究，一系列無線檢測技術應運而生，提升了繼電器的穩定性和安全性，進一步增強了安全保障的水平。這種保護裝置具有操作簡單、穩定性強、維修保養方便等優點。此外，現代化科技發展促進供電保護裝置由電氣保護向電磁保護轉變，推動了自動化保護技術的發展。

3.3 低壓供電設備保護技術

煤礦企業的低壓供電設備與一般的低壓配電系統相似，由配電變電所、高壓配電的線路、低壓配電電路及其相應的控制保護設備組成。目前，低壓智能配電房通過一體化的終端實現配電房的自動化監控運維，集保護、控制、狀態監測及線路功率優化分配等功能于一體，在開關柜及相關機電系統的配合下，在配電控制室就能完成低壓配電房的自動化管理，具有在單臺配變出現故障時轉供部分負荷解決問題的優勢。在加強煤礦供電設備的過程中，可以在總開關處安裝檢漏繼電器裝置，在饋電開關中配置漏電保護系統，形成有篩選性的漏電保護系統。當供電設備總開關或單個供電設備開關出現問題時自動關閉電路，及時停止供電，即智能開關。這種低壓防漏技術能夠及時避免用電故障造成的危害，充分驗證礦井供電設備技術保護措施的有效性。

3.4 加強接地保護

缺乏接地保護的情況下，工作人員觸及帶電外殼時，電流經過人體流入大地形成回路，可能引發人員觸電身亡。應當安裝接地裝置，在主、副水倉各埋設一塊耐腐蝕的主接地極，將其與接地導線焊接，連接好接地母線和導線。要加強檢查，相關維修人員應當保持每周不少于一次的全面檢查，發現問題時及時記錄并報修。每次安裝或移動電氣設備后，也應詳細檢查電氣設備接地裝置的狀態，隨時加強檢查。每年應至少詳細檢查一次主接地極和局部地極，測定其電阻值。一般井下總接地網接地電阻有專人至少每季測定一次。新安裝的接地裝置投入運行前需要測定其電阻值并做好測試數據記錄。而在有瓦斯爆炸或煤塵爆炸的危險礦井內測定接地電阻時，要使用本質安全性接地搖表測量。