煤矿供电系统和电气设备的保护研究

王 俊

(官地选煤厂，山西太原030051)

0 引言

因我国经济的不断发展，煤炭的消耗量也呈现出直线上升的趋势，难免会给煤炭行业的生产带来巨大无比的压力和挑战。近几年，尽管我国的煤炭生产的安全工作得到了很大的改善，但从整体上看，仍然是不如人意。因为煤矿的供电系统和相应的电气设备保护直接关系到煤炭生产的安全性，因此，做好相应的电气设备保护工作在煤炭生产安全方面至关重要。

在日常工作中，供电系统和对应的电气设备在煤炭的生产和运行过程中有着重要的不可替代的作用。随着煤炭行业技术的不断提高和发展，在煤炭生产企业中，智能化的电气设备的应用量也逐渐增大。比较常见的要属微处理器，其不仅有着比较强的数据处理能力，同时还能保护煤炭生产企业的电力系统，这样就可以很好地确保煤炭生产过程中电力供应的安全性和稳定性。

1 保护装置及相应的工作原理

在煤矿供电系统中常见的电气设备保护装置便是继电器。在煤矿的供电系统中，如果采用继电器便可以迅速处理一些电气异常和设备故障，并且隔离相应的故障设备，或是第一时间做出警告，尽最大可能地把电气设备故障引起的损失减少到最低。由于现代的科学技术的不断发展，在供电设备保护装置中已经普遍使用智能化设备，以便促使煤矿供电系统向自动化的方向进展。在煤矿的实际工作中，因为电流的不断加大，造成继电器在供电系统中的应用越来越广泛，在现实生活中，继电器类型较多，但是主要的基本结构有以下几个方面。

1.1 现场信号的输入部分

首先相应处理电路中的相关情况的信号，随后便把此信号传递给继电保护装置，进而使得继电器可以充分了解电路当年的状况。

1.2 逻辑判断部分

结合比对的结果，做出相应的逻辑判定。随后在做出对应的动作信号，最后通过执行机构来执行操作。

1.3 测量部分

现在的继电器已经可以设定一定的参数，并测量和检查电路中的情况，最后和预设的参数进行比较，如果发现其超出合理范围，便会采取对应的动作，及时应对问题。

1.4 执行部分

此部分是根据逻辑判定部分传来的出口信号，达到保护装置的目的，其主要是负责保护装置和现场设备的隔离、连接、电平转换、出口跳闸的功率驱动，同时还有现场设备状态信息的返回等等，从而保证继电保护装置能够可靠地工作。当电气设备和电力设备发生故障，跳闸，不能正常运行的时候，便发出警报信号，正常的时候，便是保持不动作的理想状态。

2 井下常见电气设备的保护类型

在煤矿工作过程中，除了使用一般的电气设备外，为了适应矿井生产的特殊性，还使用了隔爆型电气设备。因为在矿井下，对安全性的要求比较高，这就需要严格控制电气设备的安全性能，一般主要采用隔爆电气设备。再加之矿井下的工作设备的功率过大，就会使用高压电气设备。通常的保护方式主要包含以下几种。

2.1 漏电保护

在煤矿的供电系统中，因为绝缘层通常是在比较恶劣的环境中工作，易发生磨损和老化的不良现象，这样就会导致电路常常出现漏电现象。假若井下的工作人员不小心接触，便会发生触电事故。与此同时，在矿井中常常会有大量的可燃性气体和粉尘，如果漏电出现电火花，就十分容易导致爆炸事故。所以，必须做好井下供电线路的漏电保护工作，不定期地检查漏电的状况，及时对漏电的地方进行适当的处理，以防造成更大更严重的事故。

2.2 过流保护

电火灾产生的主要原因往往是电网的过电流，而过电流因短路、过载以及断相引发的，所以预防电火灾的主要方法便是避免过流的出现。因此过流保护就包含短路保护、过载保护以及断相保护。

1)短路保护:电器或者线路绝缘一旦被损害、负载短路、接线错误的时候，便会出现短路现象。短路的时候，瞬间产生的电流可到达额定电流的十几倍甚至几十倍，致使电气设备或者配电线路由于过流而产生的电动力损坏，有时会因电弧而引发火灾。通常情况下，短路保护的动作时间必须足够短，动作值设定较大，在较短的时间内把电源切断。电磁式继电器和电子式继电器都可以完成短路保护。

2)过载保护:过载就是指电动机的运行电流或者电气设备的工作电流大于额定的电流，但是超过额定电流的倍数比较小，往往是额定电流的1.5 倍之内。一般引发电动机或者电气设备过载的原因各种各样，比如负载骤然增加，断相运行或者电网电压的降低等等。如果电动机或者电气设备长时间的过载运行，因绕组或者电气设备的温升高于允许值，便造成绝缘老化和损坏。过载保护的动作时间和过载电流的大小是有联系的，其动作值设定要少于短路保护的动作值。过载程度决定了动作的延时，过载程度越大，延时便越短;过载程度越小，延时便越长，此特点便称为反时限特性。

延时环节是由时间继电器组成，过载的时候，电流继电器动作，触点接通时间继电器线圈，经过延时后，时间继电器触点动作，使得执行机构动作，切断主回路的电源，并同时发出过载信号。过载保护有可以通过电磁式继电器、电子式继电器和热继电器来完成。

3)断相保护:电动机在正常工作的时候，因为电网故障或者一相熔断器熔断引发对称三相电源少了一相，电动机就会在缺相电源中低速运转，定子电流过大，是引发电动机绝缘和绕组损坏等常见的故障之一。断相的时候，负载的大小、绕组的接法等相关因素，致使相电流和线电流的变化产生过大的差异。断相保护使用负序保护原理，如果线路电流高于负荷额定电流的足够倍数的时候，便开始动作，电子式继电器和热继电器都可以达到断相保护的目的。

2.3 接地保护

在正常工作的情况下，电气设备内部的绝缘层能够有效地预防内部的电流，避免金属壳带电，但是如果内部的绝缘层出现损坏，就有可能使得电气设备的绝缘层带电，进而使得人身伤亡。为了预防电气设备外壳带电，这就需要对电气设备实行接地的处理，进而预防过大的电流经过人体的时候给人体带来较大的损害，最终为操作人员的生命安全提供可靠的保障。

2.4 失压保护

电气设备在工作正常的情况下，会因电源电压的消失而停止运行，这样在电源电压恢复的时候，电气设备的自行启动会致使人身事故或者设备损坏。对应供系统来说，很多电气设备一块启动和工作，也会引发不允许的过电流和压降。同时，热类设备容易引起火灾。为了预防电压恢复的时候，电气设备的自行启动或者是在投入工作的时候采用接触器和按钮控制电动机的启动或者保持和停止，这样就会拥有失压保护的功能。

3 结语

煤矿电气设备和供电系统的保护在煤矿安全生产和产量的提高上具有重要的作用。因此，这就需要相关技术人员在设计和安装的过程中，必须充分考虑到煤矿供电系统和电气设备的特殊使用环境，只有做好相应的防护工作，才能保证电气设备的安全稳定的运行。同时，煤矿企业也要注重高科技的运用，进一步提高煤矿系统的安全性和可靠性。

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