煤矿电气设备与供电系统的保护范文

随着我国经济的快速发展，煤炭消耗总量也逐年提升，这为煤炭行业生产带来了严峻的挑战。面对着巨大的压力，虽然我国逐步改善了煤矿生产安全工作状况，但是从整体上来说还存在很多不足。这是由于煤矿电气设备与供电系统关系着煤炭生产的安全，因此，只有做好煤矿电气设备与供电系统保护工作，才能为煤矿的安全生产提供可靠保障。

1煤矿电气设备与供电系统简介

煤矿供电系统十分特殊，对安全性、可靠性的要求极为严格，必须防止出现意外，否则将产生严重的后果。受到煤矿工作环境的影响，煤矿电力也有着一定的独特性，主要体现在下面几点:第一，为确保煤矿进行作业安全，必须供给持续的电能，同时根据实际情况采用双回路电源。第二，在煤矿供电系统运行时，要保障人员生命安全，并增加供电设备的安全性能，避免发生事故。因为煤矿对电能需求很大，需要对供电时间及质量做出合理调整，在不影响煤矿正常工作的前提下，最大限度降低成本。煤矿电气设备主要有一般型电气设备和矿用防爆电器设备两种，其中一般型电气设备是电力系统顺利运行的保障，具备一定的安全防护能力，不过在发生煤矿爆炸等大的灾难后，其防护作用就显得不足，所以这些设备通常被安置在瓦斯浓度偏低的地方。而矿用防爆电气设备能够有效避免在发生电气故障后，所造成的煤矿瓦斯爆炸事故，矿用防爆电气设备一般置于采掘工作面中，这是由于这些地方对防爆要求较高。表1为煤矿电气设备对供电电压要求。

2煤矿电气设备造成的危害

2．1触电因为井下工作环境条件特色，容易出现触电事故，威胁人员安全。通常触电主要有电击和电伤两种情况，其中电击是触电后电流经过人体，受到电解与热化学作用，会损伤人体的呼吸器官、心脏和神经系统等，能够致人死亡。而电伤则是电流经过人体某部分，或者是电弧烧伤人体，破坏人体外表器官，一般为物理性破坏，比如烧伤，通常不会有生命危险。

2．2漏电漏电会给人身、设备以至矿井造成很大威胁:人体触及漏电电缆或漏电设备后，会导致出现人员伤亡事故，并能够引爆电雷管。如果电气设备出现漏电后，没有第一时间切断电源，则会导致短路故障扩大，造成设备损坏，引发火灾。

2．3短路因为井下电气设备所处的自然环境比较恶劣，电气设备在使用中易发生短路现象，短路电流大，温度高，短路事故极易造成烧毁电缆及电器设备，短路事故发生时，得不到及时的控制而瓦斯在空气中含量达到一定浓度时极易造成瓦斯爆炸及火灾事故，而瓦斯爆炸时产生的冲激波极易使煤层飞扬，造成煤层爆炸的重特大事故。综上所述，安全供电在煤矿安全生产中起决定作用，加装必要的保护装置对煤矿安全用电至关重要。

3井下常见电气设备的保护类型

3．1漏电保护由于煤矿供电系统中绝缘层长时间处于恶劣环境中，容易出现老化、磨损等问题，从而引起电路漏电情况。如果井下工作人员不慎接触，会造成触电事故。此外，矿井中存在着很多可燃性粉尘和气体，如果出现漏电会有电火花出现，严重时会引起爆炸。因此，必须加大对煤矿供电线路漏电的保护力度，加大对漏电情况的检查，及时处理漏电问题，避免发生安全事故。

3．2过流保护第一，短路保护。电器、线路的绝缘只要有所损坏，或者存在接线错误、负载短路等问题，就容易发生短路，产生的瞬时电流会超过额定电流的数十倍，在过流影响下，会损害电器设备或配电线路的电动力，甚至产生的电弧会造成火灾。目前，常用的有电子式继电器、电磁式继电器等，其短路保护的动作时间短，能够快速切断电源。第二，过载保护。过载是电动机或电气设备工作电流超过额定电流的1．5倍以内，导致电动机或电气设备过载的原因有很多，如突然加大负载、降低电网电压、断相运行等。若电动机或电气设备长时间保持过载的状态，这样其温度就可能超出允许的范围，从而逐步变得老化。在电气设备中的过载电流的大小，决定着具体保护时间，因此对于动作值的设定，要小于短路的保护动作值。第三，断相保护。在电动机运转过程中，如果电网出现故障，造成电源缺相，如此一来，电动机保持着低速运转的状态，其定子电流很大，这是引起发动机绝缘、烧组损坏等故障的主要原因。在断相之后，烧组接法、负载大小等，会造成相电流、线电流发生一定程度的变化。从断相保护原理来看，主要是负序保护，如果线路电流比负荷额定电流大过一定范围，就会产生保护动作，目前常用的有热继电器、电子式继电器等。

3．3接地保护通常来说，电气设备在正常工作过程中，其绝缘层能够防止出现内部电流，这样金属壳表面就不会带电。若绝缘层遭到破坏，会导致电气设备绝缘层被破坏，增加了安全隐患。为避免电气设备金属外壳带电，要做好电气设备的接地处理，防止由于电流过大对工作人员造成损害，以此有效保护人员健康安全。

3．4失压保护电气设备处于工作状态，如果停止电源供给，则会立即停止运行。之后再恢复电源供给后，电气设备在自行启动中除了会损害设备，还会对人员安全带来威胁。所以，在恢复电源供给时，为避免电气设备自动启动，应在电气设备工作之前，采取接触器或按钮控制电动机的方式，从而实现失压保护的功能。

4漏电保护装置

近年来，我国开发了大量漏电保护装置，其主要工作原理为补偿电流型、电流方向型以及功率方向型。即使采用了不同类型的保护装置，但其主要工作原理大体上是一样的，即利用脉冲选择性控制电流，能够防止电流突然增大。地面变电所常常采用集中选线的方式，但井下变电所系统则相对较为复杂，主要结构有漏电监视、过载保护、短路保护以及综合防爆开关等。

4．1煤矿电气保护装置继电保护器原理为检测系统运行情况，发生故障后会及时切断电路，能够自动控制整个过程，安全性很高，常用的接触器、继电器和熔断器都适用于该系统。但是，因为煤矿系统工作环境比较特殊，只要发生短路问题，若没有第一时间进行保护，就会造成严重后果。因为熔断器反应速度并不快，不能将电路及时切断，因此目前不能很好地满足煤矿生产的需要，而接触器和继电器的保护能力强，在煤矿生产中得到了更多的应用。

4．2现场信号输入装置对电路中的信号进行采集，经过放大原始信号、干扰滤波等相关处理后，往继电保护器传送。由于这些处理过程要在信号装置接收到信号后进行，所以信号在信号装置中的处理效果，关系到是否将信号的特点准确判断出来，之后在根据判断结果选择相应措施。

4．3测量装置信号输入装置在将信号传输出来后，由测量装置进行初步的检测判断，根据事先设定好的系统程序，分析比较信号和判据，同时按照分析结果判定“是”或“非”，并按照“1”、“0”的形式转化为数字信号。

4．4逻辑判断装置信号在进入逻辑判断装置后，系统会按照先前所判定的结果及逻辑顺序，以及相关规律来组合运行，同时对运行结果进行汇总，判断出是否需要将电路切断。因此，逻辑判断装置是该系统的核心，其逻辑判断结果决定着系统的运行情况。

4．5执行装置信号在逻辑判断装置中得到处理后，由执行装置接收最终执行指令，从而完成整个漏电保护任务。执行装置的作用有跳闸、切断电路和隔离设备等，通常只有在系统真正出现故障后执行装置才会发生效果。

5结语

技术人员要在进行设计与安装时，全面考虑煤矿电气设备与供电系统的工作环境，有针对性的采取各种防护措施，才能为煤矿电气设备与供电系统提供可靠保障。此外，还要加大对先进设备技术的应用，让煤矿电气设备与供电系统运行的更加安全和稳定。

作者：赵宗强 单位：陕西麟北煤业开发有限责任公司