基于煤矿供电系统和电气设备保护的探讨

邓建忠

（潞安矿业集团王庄煤矿，山西 长治 046031）

随着我国经济的不断发展，对于煤炭的消耗不断的增大，这使得煤炭行业的生产面临着重大的压力。我国的煤炭生产的安全形势虽然有了很大的改善，但是总体来说还是不容乐观。煤矿的供电系统以及相应的电气设备保护对于煤炭生产的安全性具有直接的影响。做好相应的电气设备的保护工作对于确保煤炭企业的安全生产具有重大的意义。

在煤矿的日常生产和运行的过程当中，供电系统以及相应的电气设备发挥着十分重要的作用。随着煤炭行业相关技术的不断的发展和进步，煤炭生产企业中智能化的电气设备的使用量越来越大。比较常见的就是微处理器，具有较强的数据处理能力，对于煤炭生产企业的电力系统具有很强的保护性，能够确保煤炭生产过程中电力供应的安全和稳定。

1 保护装置及其原理

继电器是煤矿供电系统中比较常见的电气设备保护装置。在煤矿的供电系统中广泛的采用继电器作为保护装置能够及时的对相应的电气异常以及设备故障做出反应，对相应的故障设备进行隔离，或者是及时的发出告警，能够尽可能的降低电气设备故障带来的损失。随着科学技术的不断发展，供电设备保护装置中开始大量的采用的相应的技术以及智能化的设备，使得煤矿供电系统朝着自动化的方向发展。在煤矿的实际工作当中由于电流不断的增大，使得继电器在供电系统中的使用十分的广泛，继电器具有比较多的类型，但是其基本的结构主要包括一下几个方面：

1.1 现场信号输入部分。将电路中的相关情况的信号进行相应的处理，然后再传送给继电保护装置，从而使继电器能够对电路当年的情况进行相应的了解。

1.2 测量部分。继电器实现已经设定了一定的参数，对电路中的情况进行测量和检测，并且和预设的值进行比对，发现超出某个范围则采取相应的动作。

1.3 逻辑判断部分。根据比对的结果进行相应逻辑判定，然后发出相应的动作信号，然后由执行机构进行执行。

2 井下常见电气设备的保护类型

在煤矿中使用的电气设备除了一般的电气设备之外，由于矿井生产的特殊性，还有隔爆型电气设备。由于矿井下安全性要求相对比较高，这就使得对电气设备的安全性要求十分的严格，主要采用隔爆电气设备。由于矿井下的工作设备的功率比较大，这就使得高压电气设备在煤矿中的使用比较的普遍。常见的保护方式主要有以下几种：

2.1 漏电保护

煤矿的供电系统中，由于绝缘层长期处于比较恶劣的工作环境中，比较容易发生磨损和老化，这就使得电路常常会发生漏电。一旦井下的作业人员不小心接触，就会导致触电事故。同时矿井之中往往存在大量的可燃性气体和粉尘，一旦漏电出现电火花，就十分容易发生爆炸事故。因此要做好井下供电线路的漏电保护措施，随时的检测漏电的情况，发现漏电的地方及时的进行相应的处理，防止酿成重大的事故。

2.2 过流保护

在井下生产的过程当中，供电系统常常会出现过电流，从而导致火灾的发生，而造成过电流的原因比较复杂，常见的就是短路或者是过载。这就要求采取相应的措施防止过流得产生，主要由以下几个方面的措施：

2.2.1 过载保护

在矿井之下的电流超过了电气设备的额定电流，就是所谓的过载，如果过载的情况比较严重有可能缩短电气设备的寿命或者是引发电气设备的烧毁。导致电气设备出现过载的原因相对比较的复杂，主要有以下几种情况：负载瞬间增大、断相运行或者是电网的电压降低等。这就需要采用时间继电器来对过载进行有效的防护。在出现过载的情况的时候，由电流继电器接通时间继电器，完成延时工作，断开电路的电源。

2.2.2 短路保护

由于矿井中的电气设备长期处于比较复杂的工作环境当中，其绝缘层的老化或者磨损的情况往往比较严重，这时就有可能引起短路，在短路的过程当中，电路中的电流会在瞬间增大，导致电路中的电气设备发生损坏，严重的时候还会引发火灾。为了有效的防止短路带来的损害，可以采用电子式或者是电磁继电器。

2.3 接地保护

在正常情况下，电气设备内部的绝缘层能够有效的防止内部的电流使金属壳带电，但是，一旦内部的绝缘层发生损坏，那么电气设备的绝缘层就有可能带电，从而造成人身的伤亡。为了防止电气设备外壳带电，就需要对电气设备进行接地处理，从而防止过大的电流通过人体时给人体带来的损伤，有效的保护操作人员的生命安全。

2.4 其它保护

2.4.1 失压保护

电气设备在正常工作时,如果因为电源电压的消失而停止工作,那么在电源电压恢复时,电气设备的自行启动或投入工作将造成人身事故或设备损坏。对供电系统来说,许多电气设备同时启动和工作,也会引起不允许的过电流和过大的压降,而热类电气设备可能引起火灾。为防止电压恢复时电气设备的自行启动或投入工作采用接触器和按钮控制电动机的启动、保持、停止,就具有失压保护作用。

2.4.2 欠压保护

其采用鉴幅式保护原理。电动机或电器元件在有些应用场合下,当供电系统的电压降到额定电压的75%时,就应能自动切除电源而停止工作,以免损坏电动机以及机械设备。欠电压保护方法不仅可以采用接触器和按钮控制方式,还可以采用低压断路器或专门电磁式电压继电器进行欠压保护。

2.4.3 过压保护

其采用鉴幅式保护原理。当供电系统的电压大于额定电压的115%时,就应能自动切除电源而停止工作,以免损坏电动机以及机械设备。过电压的保护方法是在线圈两端并联一个电阻、电阻串电容或二极管串电阻等形式,以形成一个放电回路,从而实现过压保护。

2.4.4 闭锁功能

它是实现系统安全可靠工作的重要部分之一。常用的闭锁有漏电闭锁、机械闭锁、风电闭锁等。漏电闭锁采用附加直流电源检测原理实现,在隔爆真空型电磁启动器、低压馈电开关中经常使用;高压配电箱设有机械闭锁装置以保证安全;风电闭锁功能是由分路馈电开关与风机的控制开关配合使用实现的,将风机的控制开关的常闭触点接入分路开关的CPU回路,实现对分路开关的控制。

3 结语

煤矿的供电系统对于煤矿生产的顺利进行以及维护生产的安全性具有举足轻重的作用。这就要求相关的技术人员在设计和安装的过程当中要充分的考虑煤矿供电系统和电气设备的特殊使用环境，做好相应的防护工作，确保电气设备的安全稳定的运行。随着科学技术特别是网络信息技术的不断发展，煤矿企业也越来越重视对高科技的应用，尤其是智能型的电气设备与供电系统的应用更是非常广泛。采用PLC、液压技术和智能电气设备的结合，使整个系统的可靠性和安全性将会得到进一步的提高和改善。

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