基于煤矿电气设备与供电系统的保护研究

董明

【摘要】近年来，随着我国现代化经济建设体系的不断发展及完善，在推动我国煤矿开采行业进一步发展的同时，也对煤矿开采的安全标准提出了更高的要求。在煤矿资源的开采作业，尤其是井下作业过程中，电气设备与供电系统的安全直接关系着整个煤矿开采稳定性、可靠性及安全性，若缺乏有效的保护，会对相关人员的生命安全造成极其严重的威胁。本文主要探析了煤矿电气设备与供电系统主要保护装置及保护措施。

【关键词】煤矿电气设备；供电系统；保护措施；保护装置

我国作为煤矿资源开采和消耗大国，一直以来都对煤矿开采行业保持着高度的重视。随着我国经济水平和科学技术水平的进步提升，煤矿开采行业取得了显著的发展成效，各类新技术、新设备、新工艺的应用极大地提升煤矿生产作业的效率，同时也相应加大了煤矿安全生产管理的压力。尤其是井下电气设备和供电系统的安全保护问题，是当前我国煤矿生产企业急需解决和优化的关键环节。针对现阶段我国煤矿电气设备与供电系统主要安全保护装置和保护类型进行深入的分析探讨，对于我国煤矿行业的安全、稳定、和谐发展具有重要的现实意义。

一、煤矿电气设备与供电系统中的主要保护装置探析

继电保护装置是当前煤矿电气设备和供电系统所采用的主要保护装置。其主要用于设备和系统运行情况的监测，能够及时发现故障，并在故障发生时第一时间自动将电路切断，极大提升了设备和系统的运行安全。接触器、熔断器与继电器都能被应用于保护装置中。但煤矿生产作业过程中，尤其井下作业情况十分复杂，熔断器无法在设备与系统发生时及时做出反应，因而被逐渐淘汰。目前应用较为广泛的保护装置是接触器与继电器。

随着数字信息技术、通信网络技术、计算机科学技术、互联网技术的不断完善，智能化的继电保护装置正在逐步普及，进一步优化了继电保护装置的可靠性与安全性。目前市面上的继电保护装置种类众多，但其基本结构大致相同。

（一）现场信号输入。现场信号输入装置主要负责电路中初始信号的采集、放大及处理，然后再将信号上传至继电保护器中。现场信号输入装置的关键在于对信号干扰波的隔离及处理，信号的处理效果在很大程度上决定了继电保护器的保护效果。若信号干扰过大，继电保护器很难做出正确的判断，甚至可能出现错误动作。

（二）测量装置。信号经由输入装置上传至继电保护器后，其初步判断检测由测量装置完成。测量装置会按照预先设定的程序，对信号和判断依据进行对比分析，并根据分析结果给出“非”或“是”的判断结果，同时将这一结果转化为以“0”、“1”形式呈现的数字信号。

（三）逻辑判断装置。逻辑判断装置在信号完成初步检测分析后，会结合相关规律，根据逻辑顺序，将先前判断结果进行组合后运行，并汇总出运行结果，对是否存在故障、是否需要切断电路进行最终判断。逻辑判断装置是整个继电保护器的核心，直接决定设备和系统的运行状态。

（四）执行装置。执行装置根据最终判断结果，接收执行指令后，完成继电保护装置的实际保护动作。执行装置可以完成设备的隔离、电路切断、跳闸等保护动作。

二、煤矿电气设备与供电系统中的主要保护类型及措施

（一）漏电保护。由于煤矿电气设备和供电系统所处的环境条件较为恶劣，时间一长，就容易造成其绝缘层的磨损、老化、腐蚀等问题，进而产生电路漏电的安全问题。触电事故的发生往往就是井下相关作业人员不小心或无意接触这些漏电电路而引起的。同时，矿井内会积压一定的可燃性气体和粉尘，一旦漏电位置出现电火花，极容易造成严重的爆炸事故。因而，针对电路漏电问题必须定期对电缆接头和绝缘装置进行检查，发现问题并及时处理解决，最大限度防止漏电安全事故的发生。

（二）过流保护。1、短路保护。电气设备与供电系统中的绝缘体一旦出现负载短路、错误接线或是绝缘体被损坏等问题时，就容易造成短路。这时的瞬时电流会大大超出设备和系统的电流额定范围，在过流的作用下，会直接对配电线路或电气设备造成严重破坏，产生的电弧甚至会引起火灾事故。现阶段，针对短路保护常用的保护装置有电磁式继电器、电子式继电器等，这些继电保护装置能够在短路故障发生时，迅速做出反应并采取切断电源等相应的保护措施。2、过载保护。过载通常是指电气设备或电动机在运行状态下的实际电流大于电流额定范围1.5倍以上。设备负载突然增大、断相运行、电网电压降低等情况都可能造成设备过载问题。长期处于过载状态下的电气设备或电动机，容易出现温度过高、发热量过大等问题加快其老化，影响正常的运行效率和使用年限。由于繼电保护装置的具体保护时间是由过载电流大小所决定，因而设定的过载保护值应低于短路的保护动作值。3、断相保护。处于正常运行状态中的设备电动机，若电网突然出现问题，发生电源缺相，容易导致电动机产生故障。目前多采用电子式继电器、热继电器实现设备电动机的断相保护，有效防止电动机烧组、绝缘被损坏等故障。

（三）接地保护。一般情况下，正常运行状态下的电气设备，其绝缘层和接地装置能够有效防止内部电流出现，从而避免设备金属外壳产生带电情况。为防止出现接地故障，需要相关维护人员，定期对接地装置进行检修，及时地发展并解决问题。同时，严格地按照相关规范标准安装敷设接地保护装置，使其能够充分发挥保护作用，最大限度地减少安全隐患。

（四）失压保护。当处于正常运行状态的电气设备的电源供给被切断，设备立即停止作业。在这将供给电源恢复后，电气设备自行启动，这通常被被称之为失压。电气设备失压不仅会对设备本身造成一定损害，同时还可能对设备相关操作人员造成伤害。电气设备的失压保护可采取按键控制电动机或接触器等方式，防止设备电源被切断在恢复后，出现自行启动的问题。

三、结束语

煤矿电气设备和供电系统的安全保护，需要选择适当的继电保护装置，针对常见保护类型，做好必须地保护措施。同时相关技术人员应提升专业技能，保证电气设备和供电系统及其保护装置始终处于正常运行状态，降低安全事故发生的几率，最大限度地保证煤矿生产的效率和安全。

参考文献

[1]杨君.对煤矿供电设备的安全防护与电气保护技术探索[J].价值工程，2015，34：3-5.