摘要:煤礦電氣設備與供電系統(tǒng)保護是整個煤礦安的重要組成部分，做好煤礦電氣設備與供電系統(tǒng)保護工作是做好煤礦安全工作的保障之一，對避免和減少煤礦井下重大安全事故的發(fā)生具有十分重要的作用。

關鍵詞:煤礦電氣供電系統(tǒng)保護

0 引言

在煤礦生產(chǎn)中，井下煤礦的電氣設備和供電系統(tǒng)的保護大多采用繼電保護裝置，隨著計算機技術、微電子技術、信息技術、網(wǎng)絡通信技術的不斷發(fā)展，智能保護系統(tǒng)已經(jīng)研制成功，在硬件方面，采用具有強大數(shù)據(jù)處理能力的DSP微處理器，低功耗可編程邏輯芯片和高集成度的專用芯片，使整個系統(tǒng)的可靠性有很大提高，從而保證了生產(chǎn)質量。

1 井下常見的保護類型

由于井下的環(huán)境較特殊，電氣設備分為礦用一般型電氣設備和礦用隔爆型電氣設備，前者不具有防爆性能，適用于沒有瓦斯、煤塵爆炸危險的場所;后者具有防爆和隔爆性能，適用于有瓦斯、煤塵爆炸危險的場所。同時，電氣設備按工作電壓高低分為低壓電氣設備和高壓電氣設備，井下電氣設備大多屬一類負荷和二類負荷，工作時的電流、電壓都較大，對其保護是保證可靠性工作的關鍵。目前，過流保護、漏電保護和接地保護是井下的三大保護。

1.1 漏電保護 當電網(wǎng)絕緣電阻小于一定數(shù)值時，人觸及后會產(chǎn)生觸電危險，而且漏電不僅會使設備進一步損壞，形成短路事故，同時還導致人身觸電和漏電火花引爆瓦斯、煤塵的危險。因此在井下供電系統(tǒng)中必須裝設漏電保護裝置實現(xiàn)絕緣監(jiān)視、漏電保護以及補償流過人身的電容電流的作用。按其實現(xiàn)保護功能分為無選擇性漏電保護和有選擇性漏電保護。

1.1.1 有選擇性漏電保護 采用零序電流保護原理。零序電流信號由零序電流互感器獲得。當未發(fā)生漏電時，一次側三相電流對稱，其電流相量和為0，二次側無電流輸出;當發(fā)生漏電時，一次側三相電流不對稱，其電流相量和不為0，二次側有電流輸出。其裝置與分路開關配合使用，其優(yōu)點是減少停電范圍，易于查找故障線路，因此被廣泛地使用。

1.1.2 無選擇性漏電保護 采用附加直流電源的保護原理。在包含對地絕緣電阻的檢測回路中附加直流電源，監(jiān)視其直流電流的變化，達到監(jiān)測絕緣電阻的目的。該裝置需與低壓自動饋電總開關配合使用。其缺點是停電范圍大，不易判斷漏電線路，但結構簡單、工作可靠;故仍在使用。

1.2 過流保護 電火災產(chǎn)生的主要原因是電網(wǎng)的過電流，而過電流又是由短路、過載引起的，因此防止電火災方法就是防止過流的產(chǎn)生。所以過流保護包括短路保護和過載保護。

1.2.1 過載保護 過載是指電動機的運行電流或電氣設備工作電流大于其額定電流，但超過額定電流的倍數(shù)小些，通常是額定電流的1.5倍以內。引起電動機或電氣設備過載的原因很多，如負載突然增加，斷相運行以及電網(wǎng)電壓降低等。若電動機或電氣設備長期過載運行，其繞組或電氣設備的溫升超過允許值使絕緣老化、損壞。過載保護的動作時間與過載電流大小有關，其動作值設定小于短路保護的動作值。動作延時取決于過載程度，過載程度越大，延時越短;過載程度越小，延時越長，此特性稱為反時限特性。延時環(huán)節(jié)由時間繼電器構成，過載時，電流繼電器動作，其觸點接通時間繼電器線圈，經(jīng)延時后時間繼電器觸點動作，使執(zhí)行機構動作，切斷主回路電源，同時發(fā)出過載信號。過載保護可由電磁式繼電器、電子式繼電器和熱繼電器實現(xiàn)。

1.2.2 短路保護 當電器或線路絕緣遭到損壞、負載短路、接線錯誤時將產(chǎn)生短路現(xiàn)象。短路時產(chǎn)生的瞬時故障電流可達到額定電流的十幾到幾十倍，使電氣設備或配電線路因過流而產(chǎn)生電動力損壞，甚至因電弧引起火災。短路保護的動作時間要短，其動作值設定較大，在很短的時間內切斷電源。電磁式繼電器和電子式繼電器均可實現(xiàn)短路保護。

1.3 接地保護 在正常情況下，電氣設備的金屬外殼及架構不帶電，但如果電氣設備的絕緣損壞，其金屬外殼和架構就要帶電。當人觸及此電氣設備時就會發(fā)生觸電事故，而且我國規(guī)定觸電的安全極限交流電流值為30mA，因此要通過接地保護限制通過人身的電流使其在極限電流之內。保護接地的關鍵是將保護接地裝置的接地電阻降低到規(guī)定的范圍內，就可以使流過人體的電流不超過安全極限電流，達到減少觸電危險的目的。

2 煤礦保護裝置

繼電保護裝置是一種能反應系統(tǒng)故障和不正常狀態(tài)，并及時動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的自動化設備。熔斷器、繼電器和接觸器等都可以用于保護裝置，但由于煤礦系統(tǒng)中正常工作電流和短路電流不斷增大，熔斷器已不能滿足選擇性和快速性的要求，繼電器和接觸器是目前應用較廣泛的保護裝置。繼電保護裝置分類繁多其基本結構主要包括以下幾部分。

2.1 現(xiàn)場信號輸入裝置 現(xiàn)場信號送入繼電保護裝置一般要進行必要的前置處理，如采用光電隔離技術，消除干擾信號;電平轉換電路使低信號變?yōu)閺娦盘栆子谔幚?低通波除高頻信號及紋波電壓等，使繼電器能有效地檢測各現(xiàn)場物理量。

2.2 測量裝置 它是檢測經(jīng)現(xiàn)場信號輸入電路處理后與被保護對象有關的物理量，并與已給定的設定值或自動實時生成的判據(jù)進行比較，根據(jù)比較結果給出“是”或“非”，即“0”或“1”性質的一組邏輯信號或電平信號，經(jīng)判斷確定保護是否啟動。

2.3 邏輯判斷裝置 它是根據(jù)測量部分各輸出量的大小、性質、邏輯狀態(tài)、輸出順序等信息，按一定的邏輯關系組合、運算，最后確定是否應該是斷路器跳閘或發(fā)出信號，并將有關命令傳給執(zhí)行部分。常用的邏輯一般有“與”、“或”、“非”、“延時”、“記憶”等功能。

2.4 執(zhí)行裝置 它是根據(jù)邏輯判斷部分送來的出口信號，完成保護裝置的最終任務，主要負責保護裝置與現(xiàn)場設備的隔離、連接、電平轉換、出口跳閘的功率驅動，以及現(xiàn)場設備狀態(tài)信息的返回等，以使繼電保護裝置能可靠地工作:電氣設備和電力設備發(fā)生故障時跳閘，不正常運行時發(fā)出信號，正常時不動作的理想狀態(tài)。

3 結束語

要想搞好井下電氣安全，電氣設備和供電系統(tǒng)的保護是基礎，同時每個礦井必須明確專職專業(yè)技術人員，具體負責井下電氣安全管理工作。完善責任制，要加強井下電氣設備專業(yè)化管理，配齊防爆組、電氣管理組、電纜組、小型電器組四個專業(yè)組人員，定期對各專業(yè)組人員進行培訓、考核工作，切實履行起電氣管理專業(yè)職能，確保煤礦安全穩(wěn)定生產(chǎn)。

參考文獻:

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