淺談煤礦并下低壓供電系統短路保護問題

摘要：當前，煤礦開采過程中機械化程度日益提高，其中必然會應用到低壓供電系統，該系統存在著短路問題，會對礦井安全生產造成負面影響。本文探討了其短路根源，闡述了科學合理的保護措施，以期為煤礦開采過程中低壓供電系統短路保護問題提供參考建議。

關鍵詞：煤礦;低壓供電系統;短路;保護措施

煤礦井下條件較為惡劣，不僅空氣潮濕，而且空間狹小，通常涌水量大，并且井下瓦斯含量非常高。就采掘工作面的機械而言，其電氣設備部分負荷變化相對較大，運行與啟動當中都會引起短路故障，進而導致安全事故。所以，今后有必要深入分析其短路原因，然后采取科學合理的保護措施。

一、煤企供電系統的要求

具體來說，主要有幾個基本要求：可靠性、安全性、經濟性與供電質量。所謂可靠性，即指不會出現供電中斷問題，否則會因為水泵停運而引發水災，還會由于局部風機停運而使得井下瓦斯積聚，最終導致瓦斯事故。經濟性，即井下電氣設備運行過程中耗電量較高，伴隨機械化水平的逐漸提高，電耗肯定會不斷增大，因此，供電設計必須盡量減小電耗，保證經濟性。供電質量的指標主要包括頻率與電壓，必須保持允許的誤差范圍之內。所謂安全性，即指供電過程中必須確保安全，不會出現各種類型的用電故障。

二、某礦井下供配電系統接線方法與短路故障

（一）低壓配電系統的接線方法

該礦低壓斷路開關的設置原則和高壓系統一致，在綜合考慮的基礎上確定。對于該礦采區低壓設備而言，在確定設置供電的斷路開關過程中，要兼顧它們的特殊矛盾。采用科學合理的模式，特別是需要從有助于生產與安全供電的角度入手，考慮到采區機電維修工作者的操作便捷性。這是設計與安裝工作中容易忽略的一個環節。

變電所內斷路開關的設置。當安裝一臺變壓器時，所使用的是傳統的低壓配電系統，根據巷道布置、采掘機電設備的布局及其彼此存在的關系，分為若干個配電點。變電所內斷路開關的設置方法如下：低壓側需要配備電源總斷路開關一臺，與此同時，檢漏繼電器要和該側電源總斷路開關相連。采區變電所內分路斷路開關的設置數量，主要是由它供電出去的分路數所決定。一般每配出一路，就需要設計上1臺分路斷路開關，而配出分路的數量，應當根據采區的布置、配電點的位置、各個配電點的負荷情況等方面來確定。

（二）故障原因

短路時兩根或三根導線直接構成回路，電流不流經負載。具體來說，包括以下幾種11 W況：相間、相和地之間的短路等。短路多數是因電氣設備載流部分絕緣損壞引起的，此外，煤礦井下沒有漏電保護而長期存在的漏電故障，或許會造成相間短路。

綜合該礦實際情況，故障原因如下：一是電氣設備內部短路。包括繼電器、電動機、變壓器等，這些設備的質量不達標而造成的短路。另外，檢修設備時忘記拿走的金屬工具也會引起該類故障。不僅如此，由于井下比較潮濕，會影響電器設備的絕緣性能，在被電流擊穿以后同樣會造成該類問題;二是三相短路及相間短路。維修設備當中發生過多起忘三相短路接地或忘拆除短路接線導致的供電短路故障;三是皮帶機等設備電機在短時間之內多次起動而造成的故障;四是電纜爆炸。通過分析從前的案例不難看出，電纜接頭銜接不嚴密，發生機械擠壓過程就會帶來一定程度的物理損害，使其絕緣性能受到影響，通電狀態下發生擊穿現象而引發該類問題。

深入分析其中的根源可以看出，要想妥善處理短路故障，不僅要采取科學合理的技術措施，還應當對電氣管理技術人員加大培訓教育力度，提高他們的綜合素質，盡可能地減小故障發生的概率。

三、井下供電短路保護的措施

長期以來，供電短路故障使該礦蒙受嚴重損失，此時就迫切需要研究相關保護措施。企業為解決這一問題，由供電技術部牽頭創建了相應的短路保護措施項目小組，負責針對該問題進行研究，制定保護措施。詳細內容見下文。

（一）應用相敏保護裝置

在供電線路的保護中引入BXLL XLMI等相敏保護裝置，能夠準確診斷正常起動峰值電流故障，實現其保護措施的功能。根據該礦供電線路的基本情況，企業在其中配備了相應的相敏保護裝置（RPS10型）。短路發生時主要表現出以下特點：第一，短路電流相對較大，第二，功率因數較高，超過0.95.正常運行時，工作面電流比額定值小，功率因數處于0.85附近。在具體的實踐中，它能夠有效解決由于機械設備電機頻繁起動所造成的相關問題。

（二）應用電子保護措施

從短路保護靈敏度的方面分析，還引入了電子保護措施。所采用的傳感器是空心的互感器作，為確保其正常運行還引入了復合式的電源，預防了短路問題。另外，除濕裝置、智能操控裝置等能夠有效控制短路電源，為其穩定供電奠定堅實的基礎。采取該措施可以明顯減少三相、相間短路。

（三）光纖縱差保護裝置的應用

為確保供電穩定性，還引入了礦井專用光纖縱差保護器，該設備具有電流速斷保護功能，可以實現快速保護。該裝置包括以下幾個模塊：井上監控主機、監控通訊分站、光纖通信環網、底層設備。高爆、饋電開關等均利用RS485總線聯系進行監控的，能夠用來保護與監控線路。光纖通信環網、監控通訊分站和計算機系統進行信息的采集、存儲和處理，使得全網供電系統具有了短路保護功能

（四）提高技術人員專業水平，定期進行檢修

針對技術工作中業務水平相低的問題，該礦對這部分人員進行了專業培訓，提升他們的專業水平。對于那些關鍵設計的維護，對他們的上崗資質證書進行認真審查。除此之外，還定期對各種電氣設備進行維護，加大保養管理力度。按照相關制度要求進行養護，頒布實施科學合理的激勵機制，管理人員必須經常到現場監督，對發現的隱患盡快予以糾正。同時，針對維護過程中的各種問題，適當獎勵和懲處，優化相關制度，調動員工的工作熱情。由此能夠減小由于電氣設備質量不達標與維護工作不到位引起的相關故障。

四、結束語

綜上所述，本文以某礦低壓供電系統為例，分析了低壓配電系統的接線方法，指出常見的短路故障原因。然后闡明了科學合理的保護措施，并在實踐中取得良好的成效。

參考文獻：

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[2]郭剛.煤礦井下低壓供電系統相敏短路保護的應用分析[J].山西大同大學學報（自然科學版），2012，2803：67-69..

作者簡介：袁金峰，（1972.4），男，漢，籍貫：河南鄙陵;大專;畢業于平頂山工業職業技術學院：礦山機電。