劉 波

（山西新景礦煤業(yè)有限責任公司，山西 陽泉 045000）

引言

煤礦生產(chǎn)安全中的供電系統(tǒng)和電氣設備在煤礦生產(chǎn)過程中的作用非常重要。在煤礦生產(chǎn)過程中，供電系統(tǒng)和電氣設備廣泛應用到繼電保護裝置。隨著社會發(fā)展對煤炭需求的不斷增大，同時煤炭的生產(chǎn)安全標準也不斷提高，煤礦企業(yè)不斷引進先進技術。特別是隨著網(wǎng)絡信息技術的不斷發(fā)展，建設煤礦企業(yè)的智能型供電系統(tǒng)和電氣設備是提高煤礦生產(chǎn)安全的重要方式。同時，煤礦企業(yè)在硬件方面也不斷引進新的設備，微處理器在煤礦生產(chǎn)過程中得到大量的應用，為煤礦的安全生產(chǎn)起到很大的作用。

1 保護裝置及工作原理

目前，煤礦企業(yè)采用繼電器裝置用于供電系統(tǒng)和電氣設備的保護。隨著技術的不斷發(fā)展，尤其是網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展，煤礦企業(yè)的供電系統(tǒng)和電氣設備保護系統(tǒng)逐漸向智能化、自動化等方向發(fā)展。微處理器也不斷應用到了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)設備當中，大多設備都使用了繼電保護裝置。目前的互聯(lián)網(wǎng)技術、微電子技術以及通信技術等，使得煤礦企業(yè)生產(chǎn)設備的可靠性大大提高，從而保證生產(chǎn)安全和生產(chǎn)質(zhì)量。

繼電器能夠及時反映供電系統(tǒng)和電氣設備工作過程中的故障和異常狀態(tài)，并且把設備的故障信號反饋給設備的自動反應設備，對此作出處理。熔斷器、繼電器和接觸器等裝置都可起到保護和應急作用，但是熔斷器不能滿足工作過程中不斷上升的電流帶來的不確定情況，而繼電器和接觸器在煤礦相關設備中的應用比較廣泛。主要的繼電保護裝置有以下幾類。

1）信號輸入部分：繼電保護裝置輸入信號，做好前置處理工作，使繼電器能夠?qū)ΜF(xiàn)場物理量進行有效監(jiān)測。

2）測量部分：通過標準值和運行值的判斷，確定保護是否啟動。

3）邏輯判斷部分：根據(jù)一定的邏輯判斷是否是斷路器跳閘或發(fā)出信號，由此決定下一步執(zhí)行部分的命令。

4）執(zhí)行部分：保證繼電器保護裝置平穩(wěn)運行的關鍵部分［1］。

2 煤礦供電系統(tǒng)出現(xiàn)的問題

2.1 主變壓器超負荷運行

主變壓器在設計和安裝初始就設定了容量的大小，但是隨著煤礦企業(yè)產(chǎn)量的提高，不斷添加了功率更大的設備，這樣主變壓器原來的容量無法滿足現(xiàn)有設備的需要。而后期對主變壓器升級需要投入一定的成本，所以，大多數(shù)的煤礦企業(yè)為了減少成本開支，對主變壓器并沒有及時升級，使得設備長期在超負荷狀態(tài)下運行，加速了設備的老化過程，設備的供電率不斷降低，極有可能出現(xiàn)設備自燃和火災，嚴重威脅著煤礦的生產(chǎn)安全。

2.2 電源布局和設置不合理

國家相關制度規(guī)定，為了防止煤礦生產(chǎn)過程發(fā)生故障時生產(chǎn)過程受阻，在建立回路電源線時會考慮建立2條獨立的電源線，一條發(fā)生故障，另一條備用線立即繼續(xù)工作。但是部分小型煤礦為了降低成本，2條電源線是不獨立建立的，而是使用同一個電源，所以容易出現(xiàn)同時斷電的現(xiàn)象。有的企業(yè)雖然設置了2條獨立的電源線，但是電源線的設置達不到使用標準。礦井設備斷電事故還是無法避免，使得礦井事故經(jīng)常發(fā)生。

2.2.1 諧波對電網(wǎng)造成污染

煤礦企業(yè)不斷提高生產(chǎn)力，添置了新的大型電機設備，工作功率比較大，同時礦井的工作環(huán)境也比較差，而大功率設備在運行過程中容易產(chǎn)生諧波，容易污染電網(wǎng)，影響供電系統(tǒng)的正常工作，繼而導致設備發(fā)生故障。

2.2.2 工作人員操作不合理

煤礦工作人員整體安全意識的缺失以及個人工作能力不合格，同時煤礦企業(yè)也沒有相關的管理制度，導致實際生產(chǎn)過程中出現(xiàn)誤操作或者違規(guī)操作的現(xiàn)象，員工的這種不良操作習慣不僅危害著生產(chǎn)的安全，對員工自身的安全也有很大的危害，經(jīng)常出現(xiàn)員工觸電事故，嚴重的還會導致火災及礦井發(fā)生爆炸等重大事故。

2.2.3 設備維護更新不及時

隨著生產(chǎn)技術和生產(chǎn)過程中相關標準的提高，需要對傳統(tǒng)落后的設備進行及時的維護和更新，否則容易導致設備故障而引發(fā)的礦井事故。但是大多數(shù)的煤礦企業(yè)往往忽視了更新維護設備的重要性，往往使得設備的工作效率不斷降低，發(fā)生故障的幾率也不斷升高，對礦井供電系統(tǒng)的安全運行產(chǎn)生重大威脅［2］。

3 電氣設備保護類型

考慮到煤礦的不同環(huán)境和情況，還使用了隔爆型電氣設備，因為礦井對生產(chǎn)安全要求極高，所以要嚴格控制電氣設備的安全性能。電氣設備保護類型主要有以下幾種。

3.1 漏電保護

因為礦井惡劣的工作環(huán)境，煤礦的供電系統(tǒng)的絕緣層容易磨損或者受到外界環(huán)境的影響加快老化，導致絕緣層破損發(fā)生漏電事故。工作人員很容發(fā)生觸電事故，漏電事故嚴重威脅著工作人員的人身安全。同時，礦井內(nèi)存在大量粉塵以及可燃性氣體，電火花容易引燃這些物體，導致礦井發(fā)生爆炸事故。所以礦井的漏電保護工作至關重要，要不定期對供電系統(tǒng)的絕緣層進行檢查，對漏電處進行及時維修，保證安全生產(chǎn)。

3.2 過流保護

電網(wǎng)的電流導致礦井發(fā)生火災主要是因為短路、過載以及斷相等原因造成，所以要避免設備出現(xiàn)過流現(xiàn)象就需要加強短路、過載以及斷相的保護。

1）短路保護：當設備或者線路出現(xiàn)絕緣破損、接線錯誤等情況，設備容易出現(xiàn)短路現(xiàn)象。設備發(fā)生短路的情況下容易出現(xiàn)設備內(nèi)的電流達到平常值的幾十倍，從而損壞電氣設備或者供電線路，或者發(fā)生電弧引起火災的情況。所以，設備短路保護反應要及時，保護的范圍要足夠大，能夠及時切斷電源。經(jīng)常用于短路保護的有電磁式繼電器和電子式繼電器。

2）過載保護：過載指的是設備通過的電流高于標準值，但是倍數(shù)較小，使得設備在過載的情況下工作。發(fā)生這種情況的原因一般是負載突增、斷相或者電壓突然降低導致的。長時間的過載運行導致設備溫度急劇升高，造成設備絕緣層老化和損壞。當然，過載的時間限制和電流的大小有很大的聯(lián)系，電流越大過載時間越短?？梢允褂秒姶攀嚼^電器、電子式繼電器進行過載保護。

3）斷相保護：電動機因為電網(wǎng)故障而發(fā)生一相熔斷器熔斷，電動機在缺相電源中運行，這時電動機低速運轉(zhuǎn)，電流過大，很容易發(fā)生故障，損壞絕緣。使用電子式繼電器和熱繼電器都可以有效進行斷相保護。

3.3 接地保護

電氣設備的絕緣層是為了預防內(nèi)部電流，避免電流泄露，如果絕緣層磨損，就可能導致絕緣層帶電，進而危害工作人員的生命安全。為了避免電氣設備外殼帶電，需要對設備做接地處理，保證工作人員的生命安全。

3.4 失壓保護

電氣設備正常工作時，出現(xiàn)失壓而導致設備停止運行，在電源電壓恢復時，容易對設備造成損壞，也容易危害人員的人身安全。對應供系統(tǒng)來說，電氣設備同時啟動，電流無法同時達到安全有效的電流值，一些容易發(fā)熱的設備也容易因為電流過大而發(fā)生自燃，導致火災的發(fā)生。目前有效解決這些危害的方法是采用接觸器和按鈕控制電動機的啟動［3］。

4 結(jié)語

煤礦生產(chǎn)安全至關重要，而煤礦供電系統(tǒng)和電氣設備是煤礦生產(chǎn)的重要組成部分，保證供電系統(tǒng)和電氣設備的安全就是保證煤礦生產(chǎn)安全的重要條件。所以煤礦企業(yè)要加大對礦井供電系統(tǒng)和電氣設備的保護力度，不斷完善保護措施。加強對供電系統(tǒng)和電氣設備的維護和更新，不斷提高工作人員安全生產(chǎn)的意識，提高個人生產(chǎn)技能。同時考慮礦井的復雜工作環(huán)境，制定符合礦井工作環(huán)境的設備防護方案。另外，加強對新技術的應用，不斷更新設備，這樣才能不斷提高煤礦企業(yè)的生產(chǎn)安全。

［1］王俊.煤礦供電系統(tǒng)和電氣設備的保護研究［J］.技術與市場，2014（3）：6－7.

［2］許紅衛(wèi).煤礦供電系統(tǒng)及電氣設備的保護分析［J］.科技風，2014（3）：97.

［3］尹宏亮.基于煤礦供電系統(tǒng)和電氣設備的保護［J］.中小企業(yè)管理與科技，2011（9）：196.