井下電氣設備保護及故障處理探究

曲騰飛

摘 要：文章基于電氣設備保護的主要作用和基本要求，分析目前針對井下電氣設備比較常用的保護類型，并對電氣設備運行中的常見故障及其處理措施進行研究，以供參考。

關鍵詞：井下電氣設備保護;保護類型;故障處理

1 引言

在目前我國經濟快速發展的形勢下對礦山等資源的需求量在快速增長，增加了礦山企業的生產壓力。而針對目前主要的礦井下開采作業來說，井下所應用的電氣設備種類和數量也在不斷增長，增加了這些設備在惡劣作業環境中出現故障的數量及其造成的事故危害，比如會造成人員和設備傷害的問題，甚至會出現粉塵和瓦斯爆炸等危害。為了預防上述問題的出現，就需要加強對井下電氣設備的保護工作，采取相應的保護手段，同時也做好對電氣設備常見故障的處理，實現對電氣設備保護效率的提升。

2 電氣設備保護的主要作用和基本要求

在井下惡劣的作業環境下，電氣設備在長時間運行中容易由于操作不當或保護不當而出現絕緣損壞等故障而導致供電系統的供電中斷，影響井下的正常和安全生產。為了預防電氣設備故障并針對故障作出及時的反應，則需要通過電氣設備保護裝置的應用，在出現井下中性點不接地供電系統出現異常運行狀態時就發出相應的信號來提醒工作人員或者自動開展故障隔離和控制工作，實現對故障造成危害范圍的縮小。由此可以看出，針對井下電氣設備所采用的保護裝置，提出了較高的選擇性、快速性、靈敏性、準確性和可靠性等要求。

3 井下常用電氣設備保護類型

3.1 過流保護

電氣設備的過流保護主要有過載保護、短路保護、斷相保護、欠電壓保護這幾種形式。對于前者來說，如果電氣設備運行中通過的電流超過其額定電流但是在額定電流的1.5倍以內可以被稱為過載現象，而導致出現此問題的原因，可能是由于負載突然增加的原因，或者是斷相運行以及電網電壓降低等原因。此外，在電氣設備的長時間運行中出現過載運行時間過長的問題，也可能會造成設備溫度超過規定溫度而加速絕緣老化的問題。

而針對電氣設備所采用的過流保護，通常在設定其動作值時要小于短路保護的動作值，并且結合過載電流大小來設定動作時間，結合過載程度來設置動作延時，也就是表現出過載保護的反時限特性。在此過載保護中，由時間繼電器構成了延時環節，在出現過載現象時，電流繼電器會首先做出動作并接通時間繼電器線圈，在經過規定的延時之后，時間繼電器就會發出動作，使得相應執行機構做出動作，起到對主回路電源切斷并發出過載信號的作用。

而對于后者也就是短路保護來說，由于在出現設備或線路的絕緣被破壞、負載斷路以及接線錯誤時會出現短路故障，同時會伴隨著比額定電流大幾倍到數十倍的故障電流，此電流會對電氣設備或者配電線產生電動力而造成損壞，嚴重時會出現電弧并引發火災現象。因此針對短路保護來說，要求其可以在極短的時間內作出保護動作，需要設定較大的動作值但是保證在最短的時間內切斷電源起到保護作用。此種保護方式比較適合應用電磁式繼電器和電子式繼電器來滿足上述要求，而且要將此保護裝置安裝在高、低壓供電設備中。

3.2 漏電保護

如果出現電網的絕緣電阻比較低且低于一定的數值之后，容易在人觸及電網時導致觸電事故，同時此漏電問題在損壞設備的同時，還可能會導致短路事故的發生，進而會引發人身觸電、漏電火花引爆瓦斯以及粉塵而導致爆炸事故等。這就需要將漏電保護裝置安裝在供電系統中對絕緣狀況進行監視以及對流過人體的電容電流進行補償。比較常用的漏電保護主要分為有選擇性的漏電保護以及無選擇性的兩種。

對于前者來說，所采用的原理就是零序電流保護的原理。通過零序電流互感器來獲得零序電流信號之后，通過與分路開關的配合來快速尋找故障現象來，實現停電范圍的縮小，比較適合在新型真空開關中應用。對于后者來說，采用的是附加直流電源的原理。也就是將直流電源附加在對地絕緣電阻的檢測回路中對其直流電流變化情況起到監視的作用，也就是起到對絕緣電阻的監視作用。通過此類裝置與低壓自動饋電總開關的配合應用起到漏電保護作用。但是在實際使用中表現出對漏電線路的判斷不夠準確而導致停電范圍比較大的特點，不過其運行比較可靠、結構也比較簡單。

3.3 接地保護

由于電氣設備運行中如果出現絕緣損壞的問題就會造成其金屬外殼和架構帶電，容易導致漏電問題以及觸電事故。為此為了確保在出現了漏電問題之后也要保證金屬外殼和架構的交流電流值在安全極限數值以內，保障人身安全，就可以通過對金屬外殼和架構接地的方式，通過接地網的形成來確保安全。在此接地網中，主要是通過連接中央變電所在主、副水倉設置的主接地極、采區變電所設置的輔助接地極和所有井下電氣設備要設置的局部接地極而形成。

在我國，井下36以上的電壓為危險電壓，凡是電氣設備絕緣損壞時，可能帶有36V以上電壓的電氣設備的金屬外殼、構架、鎧裝電纜的鋼帶（或鋼絲）、鉛皮和橡套（塑料）電纜的接地芯線或屏蔽護套等均要求設接地保護。為了防止漏電和觸電，要求接地電阻值不得超過2歐姆，任何移動式和手持式電氣設備同接地網之間的接地保護用的電纜芯線的電阻值不得超過1歐姆。

4 井下電氣設備故障處理措

4.1 漏電保護故障處理措施

4.1.1 安裝原因所導致的故障

漏電保護器在安裝時如果線沒有接牢固，容易造成接線處發熱。加上在使用過程中由于氧化等因素，就會容易造成電線的絕緣層被破壞，造成線路的欠壓而使得漏電保護器跳閘。針對這種故障，需要在安裝漏電保護器正確操作，安裝完后及時檢查各線的連接情況。在日常的使用中，也要做到定期去檢查鋰電保護器各線是否仍接觸良好。針對有松動的線要及時擰緊。

4.1.2 漏電保護器和負載之間不匹配造成的故障

隨著井下電器設備的不斷增加，負載電流會慢慢增大，當超過線路上的漏電保護器的額定電流，也會造成漏電保護出現故障。因此，要合理使用井下電器設備。當增加新設備時，要綜合考慮負載的匹配是否能滿足要求。并根據實際情況適當更換漏電保護器，提高額定電流值，以滿足實際的設備運行狀況。

4.2 接地保護故障處理措施

接地材料、接地極的安裝方式和接地線的連接如果不合格，均會造成接地保護中出現故障。針對接地線和連接的問題，接地母線必須要采用截面面積在50mm2以上的銅線或者是100mm2以上的鍍鋅鐵線，以防止連接處產生接觸電阻。

4.3 過流保護故障處理措施

過流保護故障常見的形式有短路、過負荷、斷相這三種。以過負荷為例，分析其出現故障的原因以及處理措施。

過負荷的故障較為常見，這也是燒毀電氣設備的主要原因之一。電動機如果頻繁的啟動，啟動電流由于較大，就會造成電動機的溫度上升。因此，盡量減少電器設備的頻繁啟動;由于電氣的設備在軸承等處出現了損壞，當拖動一定的負荷時，就會造成設備的額負載過大。因此，定期檢查設備的運轉部位是否出現機械卡堵的問題，并及時清除。

除了以上論述的各種故障處理，企業定期對各種設備進行必要的維修和保養，保證所有電氣設備的性能良好。檢查分為“班檢”、“日檢”、“周檢”和“月檢”，一般我們稱為“四檢”。通過各種故障處理措施和安全規程的遵守，確保所有設備都處于有效。

5 結語

針對目前礦井下生產中所應用的電氣設備種類和數量不斷增多的現象，造成了此類電氣設備運行中故障概率增加而影響井下正常和安全生產的問題，在采取相應的電氣設備保護裝置來預防電氣設備故障并控制電氣設備故障危害的同時，合理選擇相應的保護手段。而且還要針對電氣設備運行中的常見故障做好相應的故障排查處理以及預防等工作，保證井下開采作業的安全和穩定開展。

參考文獻：

[1]張春利.煤礦井下電氣設備保護及故障處置分析[J].機電工程技術，2019.

[2]封治國.煤礦井下電氣設備保護與維修技術解析[J].中國石油和化工標準與質量，2019（7）.

[3]楊繼紅，夏明獻，石弢，et al.井下電氣保護使用中存在的問題及對策[C]//全國煤礦高效集約化開采技術與機電一體化裝備研討會.2007.

[4]孟凡華.礦山井下電氣設備保護接地管理分析[J].區域治理，2019，000（012）：121，123.