煤矿机电设备与供电系统保护

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摘要：在社会和经济发展过程中，将创新型技术应用在煤矿生产中，既能极大提升机电设备的运行能力，还能为煤矿生产建立安全稳定的供电系统。煤矿在生产中需要使用不同类型以及功能的机电设备，保证机电设备正常的运行，需要做好供电系统的保护工作，避免供电系统出现问题，影响到煤矿正常的生产。本文围绕煤矿机电设备与供电系统保护展开讨论，为煤矿安全生产提供参考依据。

关键词：煤矿电气；供电系统；保护

引言

煤矿资源通常会储藏在较深的地质结构中，在开采煤矿资源过程中，煤矿企业需要建立开采通道，在通道内使用大型的开采设备，将煤炭资源输送至地面。由于井下开采环境十分复杂，会受到地下水或者塌方的影响，不仅破坏供电系统，还会出现严重的安全事故。做好井下供电系统的保护工作，煤矿企业应利用计算机技术、网络通信技术等，使供电系统具备智能化、自动化运行能力，以便针对供电系统潜在的安全风险实施处理措施，保证供电系统安全运行。

1.井下常见的保护类型

在井下应用较为广泛的电气设备分为两种，一种为一般型电气设备，另一种为矿用隔爆型电气设备，上述两种电气设备，只有矿用隔爆型电气设备具备防爆功能。若按照工作电压大小区分电气设备，通常由高压电气设备和低压电气设备组成。若以电流和电压的运行方式进行区分，电气设备可分为一类负荷设备和二类负荷设备。在井下常见的保护类型中，主要包括上述使用到的电气设备，一般由漏电保护、过流保护、断相保护以及接地保护组成。(1)漏电保护在矿井下使用的电气设备，不仅会受到自然环境的侵蚀，影响到设备的使用性能，还会受到漏电的影响，导致电气设备在短路状态下缩短使用寿命，若未能及时控制出现的短路问题，线路出现短路时，产生的火星会与井下的瓦斯或者煤尘接触，在狭小的空间极有可能引发爆炸。此外线路内会出现杂散的电流，出现杂散的电流在侵蚀金属管道和电缆保护层同时，会破坏管道和保护层的防护性能。所以在井下线路中，一定要做好漏电保护，并且在线路上配置漏电保护装置，以便线路在出现漏电时，借助漏电保护以及补偿电流的方式，避免漏电情况引发爆炸等安全事故。现阶段漏电保护按照功能进行划分，一种为无选择性漏电保护，另一种为有选择性漏电保护。①有选择性漏电保护。有选择性漏电保护，依照零序电流保护原理，零序电流互感器在获得零序电流信号后，可根据信号判断电路是否发生漏电。若电路保持在安全的状态下，根据一次侧三相电流对称结果，可判断出电路内电流相量保持在零的状态，而二次侧未出现电流输出情况。若电路出现漏电情况，此时一次侧三相电流会保持在不对称状态，并且电流相量无法保持在零的状态，二次侧出现电流输出的情况。有选择性漏电保护，既能快速确定线路出现漏电的位置，控制分路开关，避免漏电范围不断扩大，还能避免电路出现大范围停电，保证供电系统正常运行。②无选择性漏电保护。无选择性漏电保护，依照附加直流电源保护原理，在检测对地绝缘电阻过程中，可确定回路中存在的直流电源，同时还能对直流电流的变化状态实施监测措施。在电路出现漏电情况时，此时都在对地绝缘处可探明电压的放电状态，此时大地与电压端连接处，在存在电压下降情况的同时，还会出现电流，并且在检测过程中，发现电压压降方向、电流方向相同，并且与不平衡电压信号保持在相同方向。在出现上述情况时，电路存在漏电情况。与有选择性漏电保护相比，一旦线路漏电，无法确定漏电位置，导致漏电范围不断扩大，但是无选择性漏电保护操作简单。(2)过流保护供电系统出现电火，并引发火灾事故时，通常是由于电网无法承载过量的电流。一旦电网内出现过电流，电路出现短路火灾过载较大，引发电流不断增加。在电路内配置过流保护，分为过载保护和短路保护，避免电路出现过电流，导致井下出现火灾。①过载保护。在电气设备运行过程中，通过电气设备的电压和电流，超过设备额定值，一般超过在1.5倍范围内时，证明电气设备处在过载的状态。电气设备出现过载情况，是由于设备承载较大的负载，断向运行时电压不断降低。若电气设备出现过载电流，电流持续的时间既为过载保护时间，而且会将过载动作值，设定在短路保护动作值以下。若过载程度较高，过载保护动作会消耗较短的时间，延时时间较短。电气设备出现延时情况后，在继电器的承担过载职能的同时，还会使电流继电器持续运行，以便在与电器线圈连接时，在规定的时间内连通触点，从而完成过载保护动作，及时切断回路。②短路保护。短路状态下的电路，会在瞬间承受超过额定电流数十倍的压力，电路在受到破坏的同时，也会破坏电气设备，并且出现火灾。所以在较短的时间内，需要及时切断线路。此外提升线路的动作值，保证短路保护发挥保护作用。(3)断相保护电气设备保持在运行状态，若电网出现故障，或者一相熔断器出现熔断情况，导致三相电源中其中一相无法正常工作，此时电气设备会降低机电设备的运转速度，而额定的定子电流保持在较高的状态，极易损坏电动机绝缘功能。为避免电气设备受到断相影响，破坏机电设备的正常使用，需要通过断相保护的方式，一旦出现三相缺少一相的情况，断相保护承担缺少一相的职责，避免电气设备内部装置受到损坏。(4)接地保护接地保护主要的功能，是避免电路出现过量的电流，在通过人体时，接地保护会降低电流通过人体的极限，以防止工作人员触电引发安全事故。在接地保护中，需要配置保护装置，降低接地电阻的同时，还要降低电流。根据《煤矿安全规程》，在井下接地保护中，接地电阻应在2Ω以下，并且主接地级与辅助接地之间，将最小距离保持在5m以上。

2.继电保护装置

构成继电保护装置主要构件，分别为保护元件和逻辑元件，继电保护装置的功能主要体现在以下四个方面：（1）现场信号输入部分。井下电力系统出现问题时，现场信号输入会及时收集整理信号，并将信号通过前置处理装置，将信号及时准确的输送到控制系统。在对现场信号输入过程中，前置处理装置应用光电隔离技术，可有效消除信号受到的干扰。在电平转换过程中，光电隔离技术还能增强信号的强度，有效消除信号中低滤波和纹波电压。（2）测量部分。在现场信号输入过程中，电路内的信息需要经过测量环节，在测量中确定保护信息，以便设定自动保护值。在测量阶段，测量结果由0或者1代表，此时出现的0或者1，都表示逻辑信号或者电平信号，根据信号即可判定线路的保护装置是否处在最佳的运行状态。（3）逻辑判断部分。依照测量部分获取的信息值，包括信息的大小、性质以及逻辑状态等，通过逻辑关系判定电力系统运行情况。在逻辑判断部分，电力系统出现断路跳闸时，会及时发送信号，根据延时、记忆等功能确定电路存在的问题。（4）执行部分。由逻辑判断部分获得的出口信号，执行部分会根据信号内容，对电气装置实施保护措施，分别为设备的隔离、连接以及电平转换等，通过执行部分对电路进行操作，以便电气设备出现跳闸等故障时，仍能按照执行部分要求正常的运行。

3.煤矿机电设备管理与维护的主要方法

(1)加强检修管理在对出现问题的机电设备进行检修时，煤矿企业应严格遵循检修管理规定，在每个时间段内，加强检修管理，管理内容涉及到主排水、主通风、压风设备以及供电系统保护等。企业应在井下安排专业人员，对升降和混合提升系统进行检修，并执行年检制度，每三年对提升系统的性能进行全面的检查。在主通风装置投入使用的准备环节，需要工作人员在检修时，应完成一次性检修操作，保证电气设备正常的使用。在对主排水设备检修时，每月都应按照标准进行检修，尤其是进入到雨季，在检查主排水设备的同时，还应检查水泵、闸阀等装置，在检查期间，设备的性能以及电路连接情况，都需要工作人员仔细的核对，最后进行联合排水操作，防止检修工作出现疏漏的情况。在井下使用的电气设备，应由专业人员操作，并按照机电设备管理标准，对设备运行出现的问题及时处理。(2)规范管理制度，提倡科学管理煤矿企业应重视员工的管理意识的培养，科学的管理理念，有助于企业保持在稳定的状态下快速发展，同时对井下生产过程进行指导，以便提升电气设备运行效率的同时，还能提升煤矿机电设备管理水平，突显管理工作的现代化规范化特征。煤矿企业管理人员，应转变传统的管理观念，坚持以人为本的原则，加强员工的安全管理培训工作，并建立考核机制，给予正规操作而且高质量完成工作的员工，提供物质奖励，不仅能有效调动员工参与管理工作的积极性，还能有效降低安全事故的发生概率。在实际管理工作中，建立岗位责任制，要求每名员工在工作中，实施规范化的操作，保证每个流程都符合规范化标准，有助于提升机电设备的运行效率，营造良好的供电系统运行环境。(3)建立健全的质量监管系统煤矿企业使用的机电设备，应通过建立健全的质量监管系统，对机电设备的质量进行检查。

4.结语

综上所述，在煤矿企业进行生产过程中，加强电气设备的管理，对供电系统实施科学合理的保护措施，不仅提升设备的运行效率，获得更多的煤炭资源，还能避免井下采煤过程出现安全事故，有助于提升煤矿企业的安全管理水平。在井下使用的供电系统保护装置，需要工作人员在原有的基础上，增强保护装置的智能化、自动化等功能，以便发现供电系统存在的问题，及时实施处理措施。

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作者：郭曦 单位：山西天地王坡煤业有限公司