煤礦電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)的保護(hù)范文

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隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤炭消耗總量也逐年提升，這為煤炭行業(yè)生產(chǎn)帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。面對(duì)著巨大的壓力，雖然我國逐步改善了煤礦生產(chǎn)安全工作狀況，但是從整體上來說還存在很多不足。這是由于煤礦電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)關(guān)系著煤炭生產(chǎn)的安全，因此，只有做好煤礦電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)保護(hù)工作，才能為煤礦的安全生產(chǎn)提供可靠保障。

1煤礦電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)簡介

煤礦供電系統(tǒng)十分特殊，對(duì)安全性、可靠性的要求極為嚴(yán)格，必須防止出現(xiàn)意外，否則將產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。受到煤礦工作環(huán)境的影響，煤礦電力也有著一定的獨(dú)特性，主要體現(xiàn)在下面幾點(diǎn):第一，為確保煤礦進(jìn)行作業(yè)安全，必須供給持續(xù)的電能，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況采用雙回路電源。第二，在煤礦供電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，要保障人員生命安全，并增加供電設(shè)備的安全性能，避免發(fā)生事故。因?yàn)槊旱V對(duì)電能需求很大，需要對(duì)供電時(shí)間及質(zhì)量做出合理調(diào)整，在不影響煤礦正常工作的前提下，最大限度降低成本。煤礦電氣設(shè)備主要有一般型電氣設(shè)備和礦用防爆電器設(shè)備兩種，其中一般型電氣設(shè)備是電力系統(tǒng)順利運(yùn)行的保障，具備一定的安全防護(hù)能力，不過在發(fā)生煤礦爆炸等大的災(zāi)難后，其防護(hù)作用就顯得不足，所以這些設(shè)備通常被安置在瓦斯?jié)舛绕偷牡胤健６V用防爆電氣設(shè)備能夠有效避免在發(fā)生電氣故障后，所造成的煤礦瓦斯爆炸事故，礦用防爆電氣設(shè)備一般置于采掘工作面中，這是由于這些地方對(duì)防爆要求較高。表1為煤礦電氣設(shè)備對(duì)供電電壓要求。

2煤礦電氣設(shè)備造成的危害

2．1觸電因?yàn)榫鹿ぷ鳝h(huán)境條件特色，容易出現(xiàn)觸電事故，威脅人員安全。通常觸電主要有電擊和電傷兩種情況，其中電擊是觸電后電流經(jīng)過人體，受到電解與熱化學(xué)作用，會(huì)損傷人體的呼吸器官、心臟和神經(jīng)系統(tǒng)等，能夠致人死亡。而電傷則是電流經(jīng)過人體某部分，或者是電弧燒傷人體，破壞人體外表器官，一般為物理性破壞，比如燒傷，通常不會(huì)有生命危險(xiǎn)。

2．2漏電漏電會(huì)給人身、設(shè)備以至礦井造成很大威脅:人體觸及漏電電纜或漏電設(shè)備后，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)人員傷亡事故，并能夠引爆電雷管。如果電氣設(shè)備出現(xiàn)漏電后，沒有第一時(shí)間切斷電源，則會(huì)導(dǎo)致短路故障擴(kuò)大，造成設(shè)備損壞，引發(fā)火災(zāi)。

2．3短路因?yàn)榫码姎庠O(shè)備所處的自然環(huán)境比較惡劣，電氣設(shè)備在使用中易發(fā)生短路現(xiàn)象，短路電流大，溫度高，短路事故極易造成燒毀電纜及電器設(shè)備，短路事故發(fā)生時(shí)，得不到及時(shí)的控制而瓦斯在空氣中含量達(dá)到一定濃度時(shí)極易造成瓦斯爆炸及火災(zāi)事故，而瓦斯爆炸時(shí)產(chǎn)生的沖激波極易使煤層飛揚(yáng)，造成煤層爆炸的重特大事故。綜上所述，安全供電在煤礦安全生產(chǎn)中起決定作用，加裝必要的保護(hù)裝置對(duì)煤礦安全用電至關(guān)重要。

3井下常見電氣設(shè)備的保護(hù)類型

3．1漏電保護(hù)由于煤礦供電系統(tǒng)中絕緣層長時(shí)間處于惡劣環(huán)境中，容易出現(xiàn)老化、磨損等問題，從而引起電路漏電情況。如果井下工作人員不慎接觸，會(huì)造成觸電事故。此外，礦井中存在著很多可燃性粉塵和氣體，如果出現(xiàn)漏電會(huì)有電火花出現(xiàn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起爆炸。因此，必須加大對(duì)煤礦供電線路漏電的保護(hù)力度，加大對(duì)漏電情況的檢查，及時(shí)處理漏電問題，避免發(fā)生安全事故。

3．2過流保護(hù)第一，短路保護(hù)。電器、線路的絕緣只要有所損壞，或者存在接線錯(cuò)誤、負(fù)載短路等問題，就容易發(fā)生短路，產(chǎn)生的瞬時(shí)電流會(huì)超過額定電流的數(shù)十倍，在過流影響下，會(huì)損害電器設(shè)備或配電線路的電動(dòng)力，甚至產(chǎn)生的電弧會(huì)造成火災(zāi)。目前，常用的有電子式繼電器、電磁式繼電器等，其短路保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間短，能夠快速切斷電源。第二，過載保護(hù)。過載是電動(dòng)機(jī)或電氣設(shè)備工作電流超過額定電流的1．5倍以內(nèi)，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)或電氣設(shè)備過載的原因有很多，如突然加大負(fù)載、降低電網(wǎng)電壓、斷相運(yùn)行等。若電動(dòng)機(jī)或電氣設(shè)備長時(shí)間保持過載的狀態(tài)，這樣其溫度就可能超出允許的范圍，從而逐步變得老化。在電氣設(shè)備中的過載電流的大小，決定著具體保護(hù)時(shí)間，因此對(duì)于動(dòng)作值的設(shè)定，要小于短路的保護(hù)動(dòng)作值。第三，斷相保護(hù)。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，如果電網(wǎng)出現(xiàn)故障，造成電源缺相，如此一來，電動(dòng)機(jī)保持著低速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，其定子電流很大，這是引起發(fā)動(dòng)機(jī)絕緣、燒組損壞等故障的主要原因。在斷相之后，燒組接法、負(fù)載大小等，會(huì)造成相電流、線電流發(fā)生一定程度的變化。從斷相保護(hù)原理來看，主要是負(fù)序保護(hù)，如果線路電流比負(fù)荷額定電流大過一定范圍，就會(huì)產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作，目前常用的有熱繼電器、電子式繼電器等。

3．3接地保護(hù)通常來說，電氣設(shè)備在正常工作過程中，其絕緣層能夠防止出現(xiàn)內(nèi)部電流，這樣金屬殼表面就不會(huì)帶電。若絕緣層遭到破壞，會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備絕緣層被破壞，增加了安全隱患。為避免電氣設(shè)備金屬外殼帶電，要做好電氣設(shè)備的接地處理，防止由于電流過大對(duì)工作人員造成損害，以此有效保護(hù)人員健康安全。

3．4失壓保護(hù)電氣設(shè)備處于工作狀態(tài)，如果停止電源供給，則會(huì)立即停止運(yùn)行。之后再恢復(fù)電源供給后，電氣設(shè)備在自行啟動(dòng)中除了會(huì)損害設(shè)備，還會(huì)對(duì)人員安全帶來威脅。所以，在恢復(fù)電源供給時(shí)，為避免電氣設(shè)備自動(dòng)啟動(dòng)，應(yīng)在電氣設(shè)備工作之前，采取接觸器或按鈕控制電動(dòng)機(jī)的方式，從而實(shí)現(xiàn)失壓保護(hù)的功能。

4漏電保護(hù)裝置

近年來，我國開發(fā)了大量漏電保護(hù)裝置，其主要工作原理為補(bǔ)償電流型、電流方向型以及功率方向型。即使采用了不同類型的保護(hù)裝置，但其主要工作原理大體上是一樣的，即利用脈沖選擇性控制電流，能夠防止電流突然增大。地面變電所常常采用集中選線的方式，但井下變電所系統(tǒng)則相對(duì)較為復(fù)雜，主要結(jié)構(gòu)有漏電監(jiān)視、過載保護(hù)、短路保護(hù)以及綜合防爆開關(guān)等。

4．1煤礦電氣保護(hù)裝置繼電保護(hù)器原理為檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行情況，發(fā)生故障后會(huì)及時(shí)切斷電路，能夠自動(dòng)控制整個(gè)過程，安全性很高，常用的接觸器、繼電器和熔斷器都適用于該系統(tǒng)。但是，因?yàn)槊旱V系統(tǒng)工作環(huán)境比較特殊，只要發(fā)生短路問題，若沒有第一時(shí)間進(jìn)行保護(hù)，就會(huì)造成嚴(yán)重后果。因?yàn)槿蹟嗥鞣磻?yīng)速度并不快，不能將電路及時(shí)切斷，因此目前不能很好地滿足煤礦生產(chǎn)的需要，而接觸器和繼電器的保護(hù)能力強(qiáng)，在煤礦生產(chǎn)中得到了更多的應(yīng)用。

4．2現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)輸入裝置對(duì)電路中的信號(hào)進(jìn)行采集，經(jīng)過放大原始信號(hào)、干擾濾波等相關(guān)處理后，往繼電保護(hù)器傳送。由于這些處理過程要在信號(hào)裝置接收到信號(hào)后進(jìn)行，所以信號(hào)在信號(hào)裝置中的處理效果，關(guān)系到是否將信號(hào)的特點(diǎn)準(zhǔn)確判斷出來，之后在根據(jù)判斷結(jié)果選擇相應(yīng)措施。

4．3測(cè)量裝置信號(hào)輸入裝置在將信號(hào)傳輸出來后，由測(cè)量裝置進(jìn)行初步的檢測(cè)判斷，根據(jù)事先設(shè)定好的系統(tǒng)程序，分析比較信號(hào)和判據(jù)，同時(shí)按照分析結(jié)果判定“是”或“非”，并按照“1”、“0”的形式轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。

4．4邏輯判斷裝置信號(hào)在進(jìn)入邏輯判斷裝置后，系統(tǒng)會(huì)按照先前所判定的結(jié)果及邏輯順序，以及相關(guān)規(guī)律來組合運(yùn)行，同時(shí)對(duì)運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行匯總，判斷出是否需要將電路切斷。因此，邏輯判斷裝置是該系統(tǒng)的核心，其邏輯判斷結(jié)果決定著系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

4．5執(zhí)行裝置信號(hào)在邏輯判斷裝置中得到處理后，由執(zhí)行裝置接收最終執(zhí)行指令，從而完成整個(gè)漏電保護(hù)任務(wù)。執(zhí)行裝置的作用有跳閘、切斷電路和隔離設(shè)備等，通常只有在系統(tǒng)真正出現(xiàn)故障后執(zhí)行裝置才會(huì)發(fā)生效果。

5結(jié)語

技術(shù)人員要在進(jìn)行設(shè)計(jì)與安裝時(shí)，全面考慮煤礦電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)的工作環(huán)境，有針對(duì)性的采取各種防護(hù)措施，才能為煤礦電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)提供可靠保障。此外，還要加大對(duì)先進(jìn)設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用，讓煤礦電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)運(yùn)行的更加安全和穩(wěn)定。

作者：趙宗強(qiáng) 單位：陜西麟北煤業(yè)開發(fā)有限責(zé)任公司