煤礦供電設備中電氣保護的探究

孫曉東

摘要：針對煤礦供電設備中電氣保護技術的要求與應用現(xiàn)狀，分析煤礦供電設備中存在的問題，探討煤礦供電設備電氣保護的各種技術：高壓開關柜設備電氣保護技術、低壓供電設備電氣保護技術、變電站自動化系統(tǒng)中的電氣保護技術、保護裝置電氣保護技術。

關鍵詞：煤礦供電設備；電氣保護；應用要求；實際應用

煤炭在我國的能源結構中居于重要地位，隨著煤礦產業(yè)的發(fā)展，我國也越來越重視煤礦的安全生產，特別是煤礦電氣設備與供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，對于煤礦生產安全性有關鍵影響。管理人員應該從管理、維護、檢測等多個方面著手，對電氣設備與供電系統(tǒng)進行全方位監(jiān)控，切實降低煤礦安全事故發(fā)生的概率，保障煤礦生產人員的人身安全。

1煤礦電氣設備與供電系統(tǒng)概述

與其他領域的供電系統(tǒng)相似，煤礦生產所用的供電系統(tǒng)同樣要求很高的安全性，供電系統(tǒng)出現(xiàn)問題將會導致嚴重的安全隱患，進而造成難以估量的損失。煤礦是一種相對特殊的產業(yè)，因此其供電系統(tǒng)也具備一定的特殊性，主要表現(xiàn)在：供電系統(tǒng)的安全性不僅影響煤礦生產人員的人身安全，還影響著供電設備運行穩(wěn)定性，煤礦生產耗電量巨大，因此必須采取恰當?shù)拇胧┱{整供電質量和供電時間，在確保煤礦安全生產的同時降低運行成本，提高煤礦的綜合效益。我國煤礦生產使用較為普遍的電氣設備有兩類，即一般的電氣設備和防爆電氣設備。一般電氣設備具備一定的防護能力，主要用于確保電力系統(tǒng)運行正常，但是一旦發(fā)生如煤礦爆炸等重大安全事故時，此類電氣設備的防護作用得不到發(fā)揮，因此一般電氣設備往往應用在瓦斯?jié)舛容^低的礦井中；防爆電氣設備主要用于防護電氣故障引起的瓦斯爆炸事故，一般用于對安全性要求較高的位置如煤礦采掘工作面等。

2煤礦供電設備中存在的問題

2.1電氣設備保護措施不完善

礦井下的供電需要面臨復雜的環(huán)境因素，其不僅需要提高煤礦開采效率，還需要在充滿易燃易爆氣體的環(huán)境中安全運行，因此需要應用電氣保護設備。如果電氣設備保護措施不完善，將會使供電設備直接暴露在礦井下，無法為井下供電線路提供有效保障，容易誘發(fā)安全事故，進而影響煤礦企業(yè)的利益與聲譽。

2.2電源設計不合理

許多煤礦企業(yè)不斷擴大生產規(guī)模，而忽略電源的設計，導致電源在使用中存在安全漏洞，容易釀成安全事故。隨著電力設備的不斷增多，煤礦生產過程耗費的電能也隨之增多，用電壓力的增大需要安全的用電環(huán)境才能保證其正常運行，電源設計不合理會使供電安全無法得到有效保障。雙回路式線路是礦井下使用最多的電源，可確保煤礦用電安全，但很多企業(yè)受利益的驅使未按要求安裝雙回路式線路電源，為煤礦安全生產埋下了巨大隱患，威脅著井下員工的生命安全。

2.3礦井下超遠距離供電不安全

隨著煤炭開采作業(yè)線的拉長，供電距離也在不斷增加，這種超遠距離供電容易受礦井環(huán)境的影響，存在較多風險因素。超遠距離供電導致供電線路中電壓低于正常水平，不僅影響電力設備的運行效率，還增加了電力損耗成本，極易損壞電力設備，嚴重影響了煤礦企業(yè)的經濟效益。礦井下超遠距離供電因電極不穩(wěn)定，既無法滿足電力設備的運行需求，也無法保證用電安全，增加了煤礦安全生產的風險。

3煤礦供電設備中電氣保護的有效方法

3.1煤礦供電設備的漏電保護

近年來我國著力研究供電設備的漏電保護技術，開發(fā)出多種井下和地面都能夠使用的漏電保護裝置，這些裝置的工作原理差異較小，一般是利用相敏脈沖選擇控制電流，防止電流突然增加給供電系統(tǒng)和電力設備造成危害，礦井變電系統(tǒng)使用的技術較為復雜，有短路保護、過載保護、漏電保護等。我國煤礦生產使用的繼電保護器工作原理是檢測電路供電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如果出現(xiàn)問題或者故障則自動切斷電路以保護電路和電氣設備，自動化程度和安全性有保障，一般的繼電器、熔斷器都能夠應用在這個系統(tǒng)中，但是隨著煤礦的不斷發(fā)展，熔斷器的反應速度已經難以滿足需求，因此接觸器和繼電器結合使用效果良好，被廣大煤礦企業(yè)所采用；繼電保護器的工作順序為：電路采集信號并傳輸?shù)嚼^電保護器中，然后測量裝置初步檢測和判斷信號，將其轉化為數(shù)字信號，信號進入邏輯判斷裝置并進行組合運算，然后將執(zhí)行指令發(fā)送給執(zhí)行裝置，由執(zhí)行裝置來完成漏電保護工作。

3.2變電站自動化系統(tǒng)中新型保護裝置的方法

隨著電子信息技術、遠程控制技術、電氣工程以及自動化技術以及網(wǎng)絡技術的高速發(fā)展，系統(tǒng)化、信息化、智能化的觀念已經深入人心。據(jù)統(tǒng)計，國外有很多著名的公司研制出了諸多不同類型的微機智能保護裝置，例如，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型等。國內也出現(xiàn)了南自廠的WXB系列，南瑞繼保集團的RS系列，北京德威特集團的DVP-600系列等相對完備的微機智能自動化保護系統(tǒng)。

3.3高壓供電設備的電氣保護方法

地面變電所和井下中央變電所等使用的地面和礦用一般型高壓開關柜主要使用繼電保護裝置。此類礦用高壓開關設備的保護繼電器以電磁感應原理為基礎，主要安裝在專門的繼電器儀器室內或者獨立構成的保護裝置屏上。隨著微處理機保護器的廣泛推廣，傳統(tǒng)的高壓開關設備的保護繼電器已無法滿足某些性能的要求，需要進行改革和完善。目前，構造簡易的保護脫扣器以及功能強大、性能完備的微機綜合保護器已經投入到井下采區(qū)變電所和綜采工作面所使用的高壓防爆配電裝置中。通過大量實踐證明，其高效可靠的性能滿足了煤礦員工及煤礦企業(yè)的需求。

3.4礦用新型綜合保護裝置保護方法

因煤礦井下作業(yè)環(huán)境比較惡劣，開關設備類型繁雜，結構多樣，安裝范圍極其有限，還要做好防爆措施，變電站綜合自動化系統(tǒng)有必要在煤礦企業(yè)推廣應用。新型的綜合保護裝置不僅體積小，接口標準規(guī)范，而且保護模塊具有高性能、高可靠性、高靈活性、方便維護、性價比高、功能完備等優(yōu)越性。操作采用的儀器擁有高效的開放式軟硬件系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)以及多道程序并發(fā)執(zhí)行的工作方式，方便操作者之間的交流溝通。

4結束語

技術人員要在進行設計與安裝時，全面考慮煤礦電氣設備與供電系統(tǒng)的工作環(huán)境，有針對性的采取各種防護措施，才能為煤礦電氣設備與供電系統(tǒng)提供可靠保障。此外，還要加大對先進設備技術的應用，讓煤礦電氣設備與供電系統(tǒng)運行的更加安全和穩(wěn)定。

參考文獻：

[1]李慶明.關于煤礦供電系統(tǒng)和電氣設備的保護研究.中國設備工程，2018.14.189-190.

[2]劉堯.煤礦供電設備中電氣保護技術研究.內蒙古煤炭經濟，2017.21.31-41.

[3]趙帥.煤礦供電系統(tǒng)和電氣設備保護的技術研究探討.機械管理開發(fā)，2016.31.10.180-181.

（作者單位：臨沂礦業(yè)集團有限責任公司）