楊登樂

摘 要：隨著煤礦生產(chǎn)機械化和自動化水平的提高，與之匹配的作業(yè)設(shè)備越來越多，其中供電設(shè)備在滿足設(shè)備電能需求的同時，容易受到多種因素的干擾發(fā)生故障，因此必須借助電氣設(shè)備加以保護。對此，本文以煤礦供電設(shè)備電氣保護的現(xiàn)實意義為切入點，就其應(yīng)用現(xiàn)狀、改善措施和發(fā)展趨勢進行了分析，希望對促進煤礦供電設(shè)備安全、高效運行有所幫助。

關(guān)鍵詞：煤礦供電設(shè)備;電氣保護;發(fā)展趨勢

中圖分類號：TD61 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）09-0149-02

眾所周知，各行各業(yè)的發(fā)展均離不開電力支持，煤礦企業(yè)也是如此，甚至在對電力的依賴程度更大，加之煤礦開采風(fēng)險性高，環(huán)境復(fù)雜，如何確保供電設(shè)備安全運行變得非常重要，而合理有效的電氣保護技術(shù)有助于改善供電設(shè)備工作狀態(tài)和運行水平，為煤礦安全作業(yè)、高效開采奠定重要基礎(chǔ)。

1 煤礦供電設(shè)備電氣保護的現(xiàn)實意義

煤礦生產(chǎn)在經(jīng)濟發(fā)展和社會進步中的作用舉足輕重，其重要性不言而喻，可是煤炭資源消耗因逐年增加而增大了煤礦開采的壓力，而這一過程需要供電設(shè)備提供電力支持，任何設(shè)備在長期運行中都不可避免的會發(fā)生故障，更何況煤礦多為井下作業(yè)，溫度較高、濕度較大，而且多方位、多工種立體交叉，生產(chǎn)環(huán)境不僅十分復(fù)雜而且具有高危險性，顯然供電設(shè)備工作環(huán)境惡劣，在一定程度上加大了設(shè)備故障和安全事故的發(fā)生概率，因此為安全起見，必須利用電氣保護技術(shù)予以改善。

針對煤礦供電設(shè)備所采取的電氣保護措施主要包括過流保護、漏電保護、接地保護和過電壓保護，當(dāng)供電設(shè)備的電流大于額定電流時既容易損壞設(shè)備縮短其使用壽命，還可能引發(fā)火災(zāi)事故，所以短路保護、斷相保護、過載保護等措施較為常用;當(dāng)供電設(shè)備絕緣性能下降或損壞時會導(dǎo)致設(shè)備外殼帶電，易引發(fā)人身觸電、瓦斯爆炸等事故，所以通常會在漏電后快速切斷電源;當(dāng)?shù)孛娲髿膺^電壓入侵供電設(shè)備時，易出現(xiàn)相間短路、匝間短路、對地漏電等事故，所以過電壓保護措施比較常見[1]。此外還有接地保護，主要用于人身安全的保證。由此可見，對于煤礦供電設(shè)備來說，采取適當(dāng)?shù)碾姎獗Ｗo措施必要而迫切。

2 煤礦供電設(shè)備及電氣保護現(xiàn)狀分析

2.1 煤礦供電設(shè)備現(xiàn)狀

首先是電源設(shè)計缺陷，部分煤礦企業(yè)過于強調(diào)生產(chǎn)規(guī)模的擴大，致使電源設(shè)計存在缺陷，極易釀成安全事故，尤其是隨著煤礦升降機、排水泵等用電設(shè)備的大量使用，不僅需要更多的電能支持，而且需要高安全的作業(yè)環(huán)境，即使為保證安全供電按照規(guī)定設(shè)計了雙回路線路，但安裝不規(guī)范甚至偷工減料，埋下了極大的安全隱患。然后是供電距離過遠，為提高煤礦產(chǎn)量很多煤礦企業(yè)采用了不斷拉長作業(yè)線的方法，致使供電距離遠遠超過當(dāng)初的設(shè)計規(guī)定，如此一來，不僅供電電壓不穩(wěn)定，供電效果差，影響了設(shè)備運行效率和質(zhì)量，而且還增加了一定的電能損耗和安全風(fēng)險。最后是供電設(shè)備負擔(dān)過重，煤礦企業(yè)在致力于生產(chǎn)效益提高的過程中，往往會投入更多的生產(chǎn)設(shè)備和裝置，但卻忽視供電設(shè)備的匹配，因此在大量作業(yè)設(shè)備的長時間運行之下，供電設(shè)備的老化或故障可能會有所提前，性能也會隨之降低，進而難以滿足煤礦生產(chǎn)的實際用電需求。

2.2 供電設(shè)備電氣保護現(xiàn)狀

不可否認，很多煤礦企業(yè)相繼采取了一定的措施用于供電設(shè)備的電氣保護，但應(yīng)用效果卻并不理想，普遍存在問題和不足，主要包括電氣保護系統(tǒng)不完善，電氣保護技術(shù)與裝置滯后，電氣保護功能與實際要求脫節(jié)等，具體表現(xiàn)為：注重水和空氣的影響忽視易燃易爆氣體，致使繼電保護裝置與實際保護需要不符，繼續(xù)改進，所選用的電氣保護裝置存在質(zhì)量缺陷或者性能較差，難以適應(yīng)復(fù)雜惡劣的煤礦作業(yè)環(huán)境，再者就是電氣保護形式過于單一，方式比較簡單，甚至有的企業(yè)只負責(zé)安裝使用卻不注重維護檢修，導(dǎo)致電氣保護裝置自身出現(xiàn)故障或者失效，使其保護功能受到限制?？傊?，煤礦供電設(shè)備電氣保護現(xiàn)狀不容樂觀，亟待完善。

3 煤礦供電設(shè)備電氣保護的改善措施

3.1 立足實際，制定電氣保護方案

煤礦企業(yè)在進行供電設(shè)備電氣保護時，必須充分認識電氣保護對供電設(shè)備的重要影響，然后從實際情況出發(fā)，制定切實有效的電氣保護方案。具體來說，一方面需要加大重視程度與投資力度，對現(xiàn)有供電設(shè)備部署給予適當(dāng)?shù)恼暮蛢?yōu)化，重點對雙回路電源線路進行檢查，確保其安裝規(guī)范，無安全漏洞，對于供電線路過長問題，需要優(yōu)化布線，使其既能滿足正常用電需求，又能保證電壓和供電質(zhì)量穩(wěn)定可靠，盡量減少電氣保護的負擔(dān)[2]。另一方面則要綜合分析供電設(shè)備的額定電壓、額定電流、功率因數(shù)、絕緣要求等因素，對其電氣保護作統(tǒng)一規(guī)劃，并結(jié)合煤礦特殊的作業(yè)環(huán)境，選擇安全可靠、高效經(jīng)濟、環(huán)保節(jié)能類的電氣保護設(shè)備和裝置，重點對電氣保護裝置的性能、功能、適應(yīng)條件、使用壽命等進行綜合考量，確保其在達到工作要求的前提下創(chuàng)造更多的價值。

3.2 不斷創(chuàng)新，拓展電氣保護途徑

鑒于煤礦企業(yè)目前使用的供電設(shè)備以礦用通用性高壓開關(guān)柜、移動變電站、防爆配電裝置等為主，因此可圍繞這幾類設(shè)備采取適當(dāng)?shù)碾姎獗Ｗo措施。在高壓開關(guān)柜中采用較多的是繼電保護技術(shù)，具體以相應(yīng)的繼電保護裝置為主，當(dāng)設(shè)備及其元件出現(xiàn)故障時，繼電保護裝置可準(zhǔn)確而迅速的斷開故障元件，將故障影響程度和范圍降至最低，目前應(yīng)用比較廣泛且效果較好的是功能完善、結(jié)構(gòu)簡單的微機保護，在保障煤礦安全生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。在低壓供電設(shè)備中多采用的是智能開關(guān)，即將檢漏繼電器安裝在供電設(shè)備開關(guān)位置，必要時可增設(shè)漏電保護單元予以協(xié)作，這樣的話，當(dāng)供電設(shè)備或者某一線路短路或者漏電時，即使保護單元不動作，繼電器也會工作作跳閘處理，不僅可以保護設(shè)備和電路穩(wěn)定運行，也減少了由此造成的人力和資金投入，應(yīng)用效果良好。經(jīng)過不斷發(fā)展的低壓供電設(shè)備電氣保護主要分為集中控制和零序電壓法，其中前者適用于分散性漏電保護，判斷準(zhǔn)確性較高，后者可隨時采集分析設(shè)備異常數(shù)據(jù)，并對供電設(shè)備的電容、電壓故障實施自動修復(fù)，有助于及時有效的發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常[3]。對于變電站而言變壓器處于核心地位，其中接地保護和瓦斯保護是重點環(huán)節(jié)，接地保護通常需要用導(dǎo)線將各種接地裝置進行連接形成保護接地網(wǎng)，使其電阻低于2Ω以下，當(dāng)人身觸及某一項的帶電設(shè)備的金屬外殼時，漏電電流會經(jīng)過總接地網(wǎng)流入大地，進而很好的保護人身安全，而且很小的漏電電流還可明顯降低瓦斯、煤塵等爆炸危險?？偟膩碚f，增強煤礦供電設(shè)備電氣保護的內(nèi)在聯(lián)系、提高其集成性和實效性，可以進一步提升電氣保護的保護效果和效益。

3.3 與時俱進，優(yōu)化電氣保護裝置

考慮到煤礦多為井下作業(yè)，環(huán)境復(fù)雜惡劣，開關(guān)種類繁多，所以在對供電設(shè)備進行電氣保護時還應(yīng)做好防爆安全工作，建議推廣高可靠性、接口規(guī)范、占地較小、性價比高以及便于維修的綜合保護裝置系統(tǒng)，如煤礦系統(tǒng)中的kj36、kj67等電力監(jiān)控系統(tǒng)的自動化程度都比較成熟，除了對電路短路、斷路、缺相等異常情況提供完善的保護作用外，還集測量、通訊、控制于一體，可在數(shù)據(jù)共享的同時對供電設(shè)備運行參數(shù)進行監(jiān)控，以便及時發(fā)現(xiàn)和解決故障[4]。當(dāng)然選用與否還應(yīng)視煤礦企業(yè)的實際情況而定。

再者便是一系列先進可靠的電氣保護裝置和元件，如在供電設(shè)備過流保護中，為進一步提高短路保護的快速性和靈敏度，快速斷電保護和相敏過流保護在近年來應(yīng)用較多;在供電設(shè)備漏電保護中，應(yīng)用較多的是監(jiān)視型屏蔽電纜，以此獲得較為完善的漏電保護;在供電設(shè)備過電壓保護中通常在開關(guān)中裝設(shè)阻容或進行壓敏保護。在電氣保護技術(shù)的不斷發(fā)展下，電氣保護裝置也在更新?lián)Q代，如智能型低壓真空斷路器，不僅可以保護電源設(shè)備與線路免受短路、過載、欠電壓，而且還具有一定的接地保護功能;自動空氣開關(guān)，不僅安裝簡單、操作安全，而且動作后無需更換元件，除了能夠分斷電路外，還具有短路保護、過載保護、欠電壓保護等功能;突波吸收器也成為壓敏電阻，主要用于保護供電設(shè)備中的電子元件免受雷擊或開關(guān)突波的影響，即防雷與過壓保護，具有反應(yīng)快速的特點[5];漏電保護器，可以在檢測漏電電流大小后發(fā)出并完成動作跳閘等。值得注意的是，選用的電氣保護裝置和元件的技術(shù)參數(shù)必須與煤礦供電設(shè)備電氣保護要求相契合。

此外，煤礦供電設(shè)備對電氣保護的基本要求是安全可靠，因此還需要對電氣保護裝置進行定期的檢修和維護，并根據(jù)實際需要更新電氣保護技術(shù)和裝置，以此使其保護優(yōu)勢得到充分發(fā)揮。

4 煤礦供電設(shè)備中電氣保護的發(fā)展趨勢

雖然在科技力量的作用下，煤礦供電設(shè)備中電氣保護措施也在發(fā)展和更新，但與預(yù)期結(jié)果還有一定的差距，而且隨著煤礦生產(chǎn)難度和風(fēng)險的增加，對電氣保護的要求也在逐步提高，故在以后的發(fā)展中，要想供電設(shè)備電氣保護效果得到質(zhì)的提升，就必須深度融合通訊技術(shù)、信息化技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、自動化控制技術(shù)以及自適應(yīng)理論，重點加快電氣保護裝置的一體化發(fā)展步伐，通過對故障錄波功能和自適應(yīng)功能，實現(xiàn)雙重化保護，以便基于資源共享使故障判斷更加靈活、準(zhǔn)確、實用，進而快速精準(zhǔn)的發(fā)現(xiàn)供電設(shè)備異常狀態(tài)，并減少電氣保護誤動概率，確保煤礦供電設(shè)備運行更加穩(wěn)定可靠，同時與之相關(guān)的設(shè)備故障分析技術(shù)、礦用防爆開關(guān)技術(shù)、新型光電流互感器等也應(yīng)同步發(fā)展。簡而言之，未來的煤礦供電設(shè)備電氣保護系統(tǒng)將會具有更高程度的自適應(yīng)化、智能化和綜合一體化。

5 結(jié)語

綜上所述，煤礦供電設(shè)備電氣保護與煤礦的安全生產(chǎn)息息相關(guān)，這就要求我們正確認識供電設(shè)備對煤礦生產(chǎn)的重要影響，充分發(fā)揮電氣保護的優(yōu)勢，創(chuàng)新電氣保護的應(yīng)用方式，拓展電氣保護的應(yīng)用范圍，使其在保證供電設(shè)備正常運行的基礎(chǔ)上盡可能的減少故障概率，促進煤礦作業(yè)健康、穩(wěn)定的發(fā)展。

參考文獻

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