煤礦機(jī)電設(shè)備與供電系統(tǒng)保護(hù)

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摘要：在社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，將創(chuàng)新型技術(shù)應(yīng)用在煤礦生產(chǎn)中，既能極大提升機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行能力，還能為煤礦生產(chǎn)建立安全穩(wěn)定的供電系統(tǒng)。煤礦在生產(chǎn)中需要使用不同類型以及功能的機(jī)電設(shè)備，保證機(jī)電設(shè)備正常的運(yùn)行，需要做好供電系統(tǒng)的保護(hù)工作，避免供電系統(tǒng)出現(xiàn)問題，影響到煤礦正常的生產(chǎn)。本文圍繞煤礦機(jī)電設(shè)備與供電系統(tǒng)保護(hù)展開討論，為煤礦安全生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：煤礦電氣；供電系統(tǒng)；保護(hù)

引言

煤礦資源通常會(huì)儲(chǔ)藏在較深的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中，在開采煤礦資源過程中，煤礦企業(yè)需要建立開采通道，在通道內(nèi)使用大型的開采設(shè)備，將煤炭資源輸送至地面。由于井下開采環(huán)境十分復(fù)雜，會(huì)受到地下水或者塌方的影響，不僅破壞供電系統(tǒng)，還會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的安全事故。做好井下供電系統(tǒng)的保護(hù)工作，煤礦企業(yè)應(yīng)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等，使供電系統(tǒng)具備智能化、自動(dòng)化運(yùn)行能力，以便針對(duì)供電系統(tǒng)潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)實(shí)施處理措施，保證供電系統(tǒng)安全運(yùn)行。

1.井下常見的保護(hù)類型

在井下應(yīng)用較為廣泛的電氣設(shè)備分為兩種，一種為一般型電氣設(shè)備，另一種為礦用隔爆型電氣設(shè)備，上述兩種電氣設(shè)備，只有礦用隔爆型電氣設(shè)備具備防爆功能。若按照工作電壓大小區(qū)分電氣設(shè)備，通常由高壓電氣設(shè)備和低壓電氣設(shè)備組成。若以電流和電壓的運(yùn)行方式進(jìn)行區(qū)分，電氣設(shè)備可分為一類負(fù)荷設(shè)備和二類負(fù)荷設(shè)備。在井下常見的保護(hù)類型中，主要包括上述使用到的電氣設(shè)備，一般由漏電保護(hù)、過流保護(hù)、斷相保護(hù)以及接地保護(hù)組成。(1)漏電保護(hù)在礦井下使用的電氣設(shè)備，不僅會(huì)受到自然環(huán)境的侵蝕，影響到設(shè)備的使用性能，還會(huì)受到漏電的影響，導(dǎo)致電氣設(shè)備在短路狀態(tài)下縮短使用壽命，若未能及時(shí)控制出現(xiàn)的短路問題，線路出現(xiàn)短路時(shí)，產(chǎn)生的火星會(huì)與井下的瓦斯或者煤塵接觸，在狹小的空間極有可能引發(fā)爆炸。此外線路內(nèi)會(huì)出現(xiàn)雜散的電流，出現(xiàn)雜散的電流在侵蝕金屬管道和電纜保護(hù)層同時(shí)，會(huì)破壞管道和保護(hù)層的防護(hù)性能。所以在井下線路中，一定要做好漏電保護(hù)，并且在線路上配置漏電保護(hù)裝置，以便線路在出現(xiàn)漏電時(shí)，借助漏電保護(hù)以及補(bǔ)償電流的方式，避免漏電情況引發(fā)爆炸等安全事故。現(xiàn)階段漏電保護(hù)按照功能進(jìn)行劃分，一種為無選擇性漏電保護(hù)，另一種為有選擇性漏電保護(hù)。①有選擇性漏電保護(hù)。有選擇性漏電保護(hù)，依照零序電流保護(hù)原理，零序電流互感器在獲得零序電流信號(hào)后，可根據(jù)信號(hào)判斷電路是否發(fā)生漏電。若電路保持在安全的狀態(tài)下，根據(jù)一次側(cè)三相電流對(duì)稱結(jié)果，可判斷出電路內(nèi)電流相量保持在零的狀態(tài)，而二次側(cè)未出現(xiàn)電流輸出情況。若電路出現(xiàn)漏電情況，此時(shí)一次側(cè)三相電流會(huì)保持在不對(duì)稱狀態(tài)，并且電流相量無法保持在零的狀態(tài)，二次側(cè)出現(xiàn)電流輸出的情況。有選擇性漏電保護(hù)，既能快速確定線路出現(xiàn)漏電的位置，控制分路開關(guān)，避免漏電范圍不斷擴(kuò)大，還能避免電路出現(xiàn)大范圍停電，保證供電系統(tǒng)正常運(yùn)行。②無選擇性漏電保護(hù)。無選擇性漏電保護(hù)，依照附加直流電源保護(hù)原理，在檢測(cè)對(duì)地絕緣電阻過程中，可確定回路中存在的直流電源，同時(shí)還能對(duì)直流電流的變化狀態(tài)實(shí)施監(jiān)測(cè)措施。在電路出現(xiàn)漏電情況時(shí)，此時(shí)都在對(duì)地絕緣處可探明電壓的放電狀態(tài)，此時(shí)大地與電壓端連接處，在存在電壓下降情況的同時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)電流，并且在檢測(cè)過程中，發(fā)現(xiàn)電壓壓降方向、電流方向相同，并且與不平衡電壓信號(hào)保持在相同方向。在出現(xiàn)上述情況時(shí)，電路存在漏電情況。與有選擇性漏電保護(hù)相比，一旦線路漏電，無法確定漏電位置，導(dǎo)致漏電范圍不斷擴(kuò)大，但是無選擇性漏電保護(hù)操作簡(jiǎn)單。(2)過流保護(hù)供電系統(tǒng)出現(xiàn)電火，并引發(fā)火災(zāi)事故時(shí)，通常是由于電網(wǎng)無法承載過量的電流。一旦電網(wǎng)內(nèi)出現(xiàn)過電流，電路出現(xiàn)短路火災(zāi)過載較大，引發(fā)電流不斷增加。在電路內(nèi)配置過流保護(hù)，分為過載保護(hù)和短路保護(hù)，避免電路出現(xiàn)過電流，導(dǎo)致井下出現(xiàn)火災(zāi)。①過載保護(hù)。在電氣設(shè)備運(yùn)行過程中，通過電氣設(shè)備的電壓和電流，超過設(shè)備額定值，一般超過在1.5倍范圍內(nèi)時(shí)，證明電氣設(shè)備處在過載的狀態(tài)。電氣設(shè)備出現(xiàn)過載情況，是由于設(shè)備承載較大的負(fù)載，斷向運(yùn)行時(shí)電壓不斷降低。若電氣設(shè)備出現(xiàn)過載電流，電流持續(xù)的時(shí)間既為過載保護(hù)時(shí)間，而且會(huì)將過載動(dòng)作值，設(shè)定在短路保護(hù)動(dòng)作值以下。若過載程度較高，過載保護(hù)動(dòng)作會(huì)消耗較短的時(shí)間，延時(shí)時(shí)間較短。電氣設(shè)備出現(xiàn)延時(shí)情況后，在繼電器的承擔(dān)過載職能的同時(shí)，還會(huì)使電流繼電器持續(xù)運(yùn)行，以便在與電器線圈連接時(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)連通觸點(diǎn)，從而完成過載保護(hù)動(dòng)作，及時(shí)切斷回路。②短路保護(hù)。短路狀態(tài)下的電路，會(huì)在瞬間承受超過額定電流數(shù)十倍的壓力，電路在受到破壞的同時(shí)，也會(huì)破壞電氣設(shè)備，并且出現(xiàn)火災(zāi)。所以在較短的時(shí)間內(nèi)，需要及時(shí)切斷線路。此外提升線路的動(dòng)作值，保證短路保護(hù)發(fā)揮保護(hù)作用。(3)斷相保護(hù)電氣設(shè)備保持在運(yùn)行狀態(tài)，若電網(wǎng)出現(xiàn)故障，或者一相熔斷器出現(xiàn)熔斷情況，導(dǎo)致三相電源中其中一相無法正常工作，此時(shí)電氣設(shè)備會(huì)降低機(jī)電設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，而額定的定子電流保持在較高的狀態(tài)，極易損壞電動(dòng)機(jī)絕緣功能。為避免電氣設(shè)備受到斷相影響，破壞機(jī)電設(shè)備的正常使用，需要通過斷相保護(hù)的方式，一旦出現(xiàn)三相缺少一相的情況，斷相保護(hù)承擔(dān)缺少一相的職責(zé)，避免電氣設(shè)備內(nèi)部裝置受到損壞。(4)接地保護(hù)接地保護(hù)主要的功能，是避免電路出現(xiàn)過量的電流，在通過人體時(shí)，接地保護(hù)會(huì)降低電流通過人體的極限，以防止工作人員觸電引發(fā)安全事故。在接地保護(hù)中，需要配置保護(hù)裝置，降低接地電阻的同時(shí)，還要降低電流。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》，在井下接地保護(hù)中，接地電阻應(yīng)在2Ω以下，并且主接地級(jí)與輔助接地之間，將最小距離保持在5m以上。

2.繼電保護(hù)裝置

構(gòu)成繼電保護(hù)裝置主要構(gòu)件，分別為保護(hù)元件和邏輯元件，繼電保護(hù)裝置的功能主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：（1）現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)輸入部分。井下電力系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)輸入會(huì)及時(shí)收集整理信號(hào)，并將信號(hào)通過前置處理裝置，將信號(hào)及時(shí)準(zhǔn)確的輸送到控制系統(tǒng)。在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)輸入過程中，前置處理裝置應(yīng)用光電隔離技術(shù)，可有效消除信號(hào)受到的干擾。在電平轉(zhuǎn)換過程中，光電隔離技術(shù)還能增強(qiáng)信號(hào)的強(qiáng)度，有效消除信號(hào)中低濾波和紋波電壓。（2）測(cè)量部分。在現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)輸入過程中，電路內(nèi)的信息需要經(jīng)過測(cè)量環(huán)節(jié)，在測(cè)量中確定保護(hù)信息，以便設(shè)定自動(dòng)保護(hù)值。在測(cè)量階段，測(cè)量結(jié)果由0或者1代表，此時(shí)出現(xiàn)的0或者1，都表示邏輯信號(hào)或者電平信號(hào)，根據(jù)信號(hào)即可判定線路的保護(hù)裝置是否處在最佳的運(yùn)行狀態(tài)。（3）邏輯判斷部分。依照測(cè)量部分獲取的信息值，包括信息的大小、性質(zhì)以及邏輯狀態(tài)等，通過邏輯關(guān)系判定電力系統(tǒng)運(yùn)行情況。在邏輯判斷部分，電力系統(tǒng)出現(xiàn)斷路跳閘時(shí)，會(huì)及時(shí)發(fā)送信號(hào)，根據(jù)延時(shí)、記憶等功能確定電路存在的問題。（4）執(zhí)行部分。由邏輯判斷部分獲得的出口信號(hào)，執(zhí)行部分會(huì)根據(jù)信號(hào)內(nèi)容，對(duì)電氣裝置實(shí)施保護(hù)措施，分別為設(shè)備的隔離、連接以及電平轉(zhuǎn)換等，通過執(zhí)行部分對(duì)電路進(jìn)行操作，以便電氣設(shè)備出現(xiàn)跳閘等故障時(shí)，仍能按照?qǐng)?zhí)行部分要求正常的運(yùn)行。

3.煤礦機(jī)電設(shè)備管理與維護(hù)的主要方法

(1)加強(qiáng)檢修管理在對(duì)出現(xiàn)問題的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行檢修時(shí)，煤礦企業(yè)應(yīng)嚴(yán)格遵循檢修管理規(guī)定，在每個(gè)時(shí)間段內(nèi)，加強(qiáng)檢修管理，管理內(nèi)容涉及到主排水、主通風(fēng)、壓風(fēng)設(shè)備以及供電系統(tǒng)保護(hù)等。企業(yè)應(yīng)在井下安排專業(yè)人員，對(duì)升降和混合提升系統(tǒng)進(jìn)行檢修，并執(zhí)行年檢制度，每三年對(duì)提升系統(tǒng)的性能進(jìn)行全面的檢查。在主通風(fēng)裝置投入使用的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，需要工作人員在檢修時(shí)，應(yīng)完成一次性檢修操作，保證電氣設(shè)備正常的使用。在對(duì)主排水設(shè)備檢修時(shí)，每月都應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢修，尤其是進(jìn)入到雨季，在檢查主排水設(shè)備的同時(shí)，還應(yīng)檢查水泵、閘閥等裝置，在檢查期間，設(shè)備的性能以及電路連接情況，都需要工作人員仔細(xì)的核對(duì)，最后進(jìn)行聯(lián)合排水操作，防止檢修工作出現(xiàn)疏漏的情況。在井下使用的電氣設(shè)備，應(yīng)由專業(yè)人員操作，并按照機(jī)電設(shè)備管理標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)的問題及時(shí)處理。(2)規(guī)范管理制度，提倡科學(xué)管理煤礦企業(yè)應(yīng)重視員工的管理意識(shí)的培養(yǎng)，科學(xué)的管理理念，有助于企業(yè)保持在穩(wěn)定的狀態(tài)下快速發(fā)展，同時(shí)對(duì)井下生產(chǎn)過程進(jìn)行指導(dǎo)，以便提升電氣設(shè)備運(yùn)行效率的同時(shí)，還能提升煤礦機(jī)電設(shè)備管理水平，突顯管理工作的現(xiàn)代化規(guī)范化特征。煤礦企業(yè)管理人員，應(yīng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的管理觀念，堅(jiān)持以人為本的原則，加強(qiáng)員工的安全管理培訓(xùn)工作，并建立考核機(jī)制，給予正規(guī)操作而且高質(zhì)量完成工作的員工，提供物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)，不僅能有效調(diào)動(dòng)員工參與管理工作的積極性，還能有效降低安全事故的發(fā)生概率。在實(shí)際管理工作中，建立崗位責(zé)任制，要求每名員工在工作中，實(shí)施規(guī)范化的操作，保證每個(gè)流程都符合規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)，有助于提升機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率，營(yíng)造良好的供電系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境。(3)建立健全的質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)煤礦企業(yè)使用的機(jī)電設(shè)備，應(yīng)通過建立健全的質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)，對(duì)機(jī)電設(shè)備的質(zhì)量進(jìn)行檢查。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在煤礦企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)過程中，加強(qiáng)電氣設(shè)備的管理，對(duì)供電系統(tǒng)實(shí)施科學(xué)合理的保護(hù)措施，不僅提升設(shè)備的運(yùn)行效率，獲得更多的煤炭資源，還能避免井下采煤過程出現(xiàn)安全事故，有助于提升煤礦企業(yè)的安全管理水平。在井下使用的供電系統(tǒng)保護(hù)裝置，需要工作人員在原有的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)保護(hù)裝置的智能化、自動(dòng)化等功能，以便發(fā)現(xiàn)供電系統(tǒng)存在的問題，及時(shí)實(shí)施處理措施。

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作者：郭曦 單位：山西天地王坡煤業(yè)有限公司