張魏魏 呂海軍

徐州華東機械有限公司，中國·江蘇 徐州 221000

隨著近年來社會的智能化、現(xiàn)代化發(fā)展趨勢不斷深入，煤礦生產(chǎn)面臨著更高的礦工電氣設備應用要求，在此過程中電氣設備的保護技術(shù)尤為關(guān)鍵，一定程度上決定著礦用電氣設備的穩(wěn)定運行以及供電系統(tǒng)整體安全性，新形勢下傳統(tǒng)的礦工電氣設備保護措施難以滿足現(xiàn)代煤礦事業(yè)發(fā)展需求，因此需加大對科學、現(xiàn)代化礦用電氣設備保護技術(shù)應用策略的研究和實踐力度，從過流保護、漏電保護、失壓保護、接地保護、物聯(lián)網(wǎng)保護等多方面入手，與時俱進提升礦工電氣設備保護整體水平。

保護技術(shù)；應用策略；礦用電氣設備

1 引言

現(xiàn)如今，中國社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展加大了能源開發(fā)和使用需求量，全球均面臨著愈加嚴峻的石油危機局面。在此背景下，中國加大了能源安全工作的重視程度，中國作為國際上的產(chǎn)煤大國，煤礦產(chǎn)業(yè)一直是中國社會經(jīng)濟的一大支柱性產(chǎn)業(yè)，煤炭資源也是能源結(jié)構(gòu)重要組成部分，數(shù)據(jù)表明一次能源構(gòu)成中煤炭資源占據(jù)了近乎70%的比重，所以做好煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的安全生產(chǎn)工作意義重大，對中國能源戰(zhàn)略的貫徹落實具有深刻且廣泛影響。結(jié)合近年來中國煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀中電氣設備應用情況來看，煤炭開采作業(yè)引入了越來越多礦用電氣設備，切實促進了開采效率與質(zhì)量不斷提升，不過此過程礦用電氣設備應用仍舊存在一些安全隱患，極大威脅了煤礦開采的安全性，采取礦用電氣設備保護技術(shù)能夠大大提升煤礦安全生產(chǎn)效益，保證礦用電氣設備使用過程的安全穩(wěn)定與高質(zhì)量作用，避免煤礦開采環(huán)節(jié)發(fā)生人員傷亡與經(jīng)濟損失等情況，由此可見，思考探討礦用電氣設備的保護技術(shù)應用策略十分必要。

2 目前礦用電氣設備存在的安全隱患

現(xiàn)階段，中國煤礦事業(yè)在開采過程中應用礦用電氣設備存在的安全隱患主要包括以下三類。

其一，礦用電氣設備應用環(huán)節(jié)造成的隱患。煤礦開采作業(yè)面臨著十分繁重的開采和生產(chǎn)任務，很多開采裝置處于超負荷運行狀態(tài)，加大了對礦井內(nèi)電纜設備、電機設備等礦用電氣設備的破壞與影響。尤其是陳舊的礦用電氣設備長期處于超負荷狀態(tài)，很容易產(chǎn)生安全隱患問題。

其二，礦用電氣設備設置引起的安全隱患。眾所周知井下煤礦開采作業(yè)處于十分復雜的作業(yè)環(huán)境，應用的各種開采設備設施繁多，大部分需要通過電力提供實現(xiàn)設備運行操作，因此礦井下安裝設置了許多電纜和電線，在有限的作業(yè)空間內(nèi)非常集中布設電纜，一旦沒有做好保護設施設置，很容易在開采環(huán)節(jié)令輸電電纜遭到損壞，引起漏電安全事故，甚至導致人員觸電的嚴重事件發(fā)生[1]。

其三，粉塵瓦斯產(chǎn)生的安全隱患。開采煤礦資源的礦井下施工通常會在非常繁瑣條件下產(chǎn)生大量粉塵與瓦斯，一旦其中的粉塵與瓦斯含量濃度超過規(guī)定限制，當出現(xiàn)靜電火花時，則會誘發(fā)爆炸，進而容易造成礦用電氣設備各種問題出現(xiàn)，加大了煤礦開采和安全生產(chǎn)的風險隱患程度。

3 礦用電氣設備的保護技術(shù)的應用策略

3.1 應用過流保護技術(shù)

電力系統(tǒng)發(fā)生火災的一個主要因素便是電網(wǎng)過電流所致，而造成電網(wǎng)過電流現(xiàn)象的原因主要包括電網(wǎng)過載和電網(wǎng)短路，所以想要有效應用過流保護技術(shù)措施，就需加大對預防過流工作的重視程度，避免火災出現(xiàn)。

首先，應用過載保護技術(shù)，深入分析出現(xiàn)設備過載情況的具體原因，一工作人員從過載電流和過載保護關(guān)系出發(fā)，詳細考慮礦用電氣設備相關(guān)值設定工作，避免出現(xiàn)短路保護動作值大于設定值問題，采用時間繼電器有效控制延時環(huán)節(jié)，保證時間繼電器線路與其接觸點出于良好接觸狀態(tài)，在操控時間繼電器時使用專門執(zhí)行機構(gòu)，達到過載時及時切斷電源、充分保護礦用電氣裝置的效果，給煤礦開采人員提供安全保障，避免由于電流過大負荷引起的煤礦安全事故。

其次，應用短路保護技術(shù)。電網(wǎng)短路是因為接線錯誤、絕緣失效、線路老化等因素引起，短路時電流短時間內(nèi)便可提升至額定電流數(shù)十倍，導致礦用電氣設備由于過流發(fā)熱引起損壞問題，情況嚴重時可能造成火災事件。所以要做好電路保護工作，保證設置的作用時間短且動作值大，可以在短路時快速將電源切斷，實現(xiàn)對電源的充分保護。

3.2 應用漏電保護技術(shù)

煤礦開采中礦用電氣設備出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，所形成的電火花一旦將瓦斯引爆，則會引起不堪設想的礦井爆炸嚴重事故，給煤礦開采工作人員造成巨大的生命健康威脅。應用漏電保護技術(shù)時，需要將漏電保護裝置安裝在礦用供電設備上，確保保護裝置可發(fā)揮出補償電容、現(xiàn)場監(jiān)視、漏電保護（原理圖如圖1所示）等完善功能，構(gòu)建無選擇性漏電保護與有選擇性漏電保護有機結(jié)合的漏電保護健全措施[2]。

圖1 電氣設備漏電保護原理圖

首先，針對無選擇性漏電保護技術(shù)，其作用主要體現(xiàn)在三相電抗器在沒有發(fā)生漏電時，其中的中性電壓值是零，設備在保護器沒有搜索到電壓信號情況下保持正常運行，而在電壓信號被采集后，停止設備運行。該技術(shù)具有可靠性較高、保護方式簡單的優(yōu)點，不過在使用中也具有不利于精準定位漏電線路、可引起大面積停電的缺點。

其次。針對有選擇性漏電保護技術(shù)，其作用主要體現(xiàn)在主電流在沒有出現(xiàn)漏電情況時處于對稱狀態(tài)，此時電流互感器所收集感應的電流值以及電流向量值都是零，該信號被保護器處理后，維持正常運行設備狀態(tài)。主電路電流在出現(xiàn)漏電情況下則處于不對稱狀態(tài)，電流互感器搜集感應的電流與電流定向和均不等于零，該信號被保護器搜集處理后，停止設備運行。此技術(shù)應用需要配合分路開關(guān)實現(xiàn)選擇性漏電保護裝置功能，具有應用區(qū)域廣、查找故障方便、有效控制停電范圍大小的優(yōu)點。

3.3 應用失壓保護技術(shù)

礦用電氣設備出現(xiàn)設備試壓問題，對操作人員健康安全性與設備性能均會產(chǎn)生一定損害以及威脅隱患。在應用礦用電氣設備失壓保護技術(shù)時，可采取接觸器以及按鍵控制電動機設置等途徑，達到失壓保護效果，避免礦用電氣設備與電源接通后發(fā)生自動啟動現(xiàn)象（接線圖如圖2所示）。

圖2 失壓保護裝置接線圖

3.4 應用接地保護技術(shù)

在應用礦用電氣設備接地保護技術(shù)過程中，需構(gòu)建起以中央變電所為主的完善接地網(wǎng)，將采區(qū)變電所、副水倉設置的所有接地極通過接地網(wǎng)充分連接起來。目前根據(jù)中國現(xiàn)行相關(guān)標準要求，人身體觸電電流的規(guī)定極限值是30mA，所以接地保護技術(shù)引用要保證小于30m的意外觸電電流限制標準，避免發(fā)生觸電安全事故。

3.5 應用物聯(lián)網(wǎng)保護技術(shù)

隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦事業(yè)中的應用優(yōu)勢愈加重要，現(xiàn)已成為構(gòu)建煤礦開采過程人員位置監(jiān)測系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、設備點檢管理系統(tǒng)、瓦斯巡檢智能化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)手段[3]。對礦用電氣設備的保護以及消除礦用電氣設備安全隱患具有重要作用，所以新時期的煤礦事業(yè)要積極引入先進物聯(lián)網(wǎng)保護技術(shù)，提升煤礦開采過程電氣設備應用安全性，增強開采作業(yè)質(zhì)量和效率，同時有效降低與科學控制煤礦開采過程的電氣設備應用等經(jīng)濟成本。例如，可通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)巡檢礦井下瓦斯比例情況，第一時間發(fā)現(xiàn)存在的瓦斯含量超標問題，采取相應對策處理解決，避免由此引起的電氣設備漏電電火花爆炸事件。

4 結(jié)語

總而言之，礦用電氣設備在煤礦井下工作中的應用面對著粉塵瓦斯?jié)舛容^大、作業(yè)空間狹小、條件十分復雜等現(xiàn)實問題，加大了礦用電氣設備的漏電、火災、短路等安全事故發(fā)生幾率，需采取有效的礦用電氣設備保護技術(shù)應用策略，有力保證礦井作業(yè)安全與工作人員生命健康，促進中國煤礦產(chǎn)業(yè)健康、和諧、穩(wěn)定發(fā)展。