冀中能源股份有限公司章村礦機(jī)電隊(duì) 河北 邢臺 054103

前言

煤礦開采過程中,生產(chǎn)環(huán)境極為復(fù)雜,需要多種保護(hù)裝置確保其安全生產(chǎn)。由于煤礦開采的特殊性,瓦斯、煤塵等只需要小小的電流就會(huì)引爆,這是煤礦供電系統(tǒng)故障中影響最大的因素,再加上一些機(jī)械老化損壞引起的短路,過載電流的出現(xiàn)造成的電氣設(shè)備發(fā)熱引發(fā)火災(zāi)等,可以說煤礦供電系統(tǒng)故障不僅僅會(huì)影響到煤礦生產(chǎn)效率,更為直接影響礦井生產(chǎn)的安全問題。

1 煤礦短路故障分析研究

短路故障主要是電氣設(shè)備或者是電纜的絕緣受到破壞,無論是負(fù)載短路還是錯(cuò)誤接線,多種原因會(huì)造成其出現(xiàn)短路故障,這是在煤礦正常生產(chǎn)運(yùn)行中最為常見的故障之一,也是影響較為嚴(yán)重的故障。在煤礦短路故障的類型中,最具有代表性的就是兩相短路,這一故短路故障發(fā)生的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他類型,如果不迅速解除故障,那么會(huì)導(dǎo)致三相短路的發(fā)生,造成的后果會(huì)更加嚴(yán)重。對于短路故障的處理方式主要是電流鑒幅保護(hù),這是最傳統(tǒng)的處理方法,在電網(wǎng)出現(xiàn)短路故障時(shí),可以測得線路上的故障電流比正常線路上的電流值要大很多,通過具體的檢測電流的幅值可以判斷電流是否出現(xiàn)短路故障發(fā)生。這一短路故障的處理方法盡管成本不高并且使用的裝置簡單但是可靠性也并不理想因此在煤礦供電系統(tǒng)中無法單獨(dú)使用。單純依靠線路的電流幅值來進(jìn)行短路故障判斷盡管有效,但并非是最可靠的,因?yàn)闀?huì)造成線路電流幅值異常的情況有很多。針對這一情況,一般選擇相敏保護(hù)來處理短路故障問題,盡管電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流可以達(dá)到正常額定電流的8倍,但是由于這是感性電流,功率因數(shù)并不大,不會(huì)超過0.5,也就是電流和電壓的相角差較大。在電路出現(xiàn)短路故障時(shí),尤其是故障點(diǎn)在線路距離較遠(yuǎn),功率因數(shù)明顯較高,甚至可以達(dá)到1。因此,如果電網(wǎng)出現(xiàn)峰值電流,那么可以檢測電網(wǎng)的功率因數(shù),這樣能夠判斷電網(wǎng)出現(xiàn)的峰值電流是電機(jī)的正常啟動(dòng)還是出現(xiàn)了短路故障,這樣對于短路故障的判斷和處理來說會(huì)更加有效。相敏保護(hù)能夠進(jìn)一步擴(kuò)大保護(hù)范圍,在出現(xiàn)短路故障時(shí),識別的靈敏度更強(qiáng),不會(huì)輕易地出現(xiàn)錯(cuò)誤,可以和其他類型的電流保護(hù)方式相互配合使用。

2 煤礦漏電故障分析研究

漏電故障是煤礦正常生產(chǎn)運(yùn)行中最為常見的供電系統(tǒng)故障方式,接地電弧點(diǎn)燃空氣中的瓦斯和煤塵引起爆炸,直接影響到井下的正常生產(chǎn),嚴(yán)重者威脅工作人員的生命安全。對于煤礦供電系統(tǒng)的漏電故障處理需要極為重視,最為有效的方式就是設(shè)置漏電保護(hù)裝置。供電系統(tǒng)或者是整條線路絕緣水平降低到了額定水平之下,會(huì)出現(xiàn)分散型漏電,電網(wǎng)在某一處的絕緣水平下降,其他位置沒有出現(xiàn)明顯變化時(shí),稱為集中性漏電。經(jīng)常選擇的漏電保護(hù)方法分為兩種,一種是非選擇性漏電保護(hù)方法,主要是在電網(wǎng)的任何點(diǎn)發(fā)生漏電故障時(shí),都會(huì)發(fā)出報(bào)警信號,然后將信號傳遞到總開關(guān)處,直接切斷電源;另一種是選擇性漏電保護(hù),也就是在電網(wǎng)的某一處發(fā)生漏電故障時(shí),保護(hù)裝置只會(huì)顯示出現(xiàn)漏電故障的支路位置,其他沒有出現(xiàn)故障的支路可以正常供電。選擇性漏電保護(hù)方法一般是對于供電系統(tǒng)的整體保護(hù),能夠監(jiān)測電網(wǎng)的絕緣狀態(tài),因此在總開關(guān)處會(huì)選擇這一保護(hù)方法,或者是和支路開關(guān)處的選擇性漏電保護(hù)裝置相互配合。選擇性漏電保護(hù)方法是在電網(wǎng)發(fā)生漏電故障時(shí),能夠根據(jù)實(shí)際情況來發(fā)出故障信號,只切斷漏電故障處的線路,不會(huì)影響到其他線路的正常工作。選擇這一處理方法能夠避免停電范圍過大在找尋漏電故障時(shí)也更具精準(zhǔn)性。結(jié)合煤礦正常生產(chǎn)運(yùn)行來看,選擇性漏電保護(hù)裝置不能夠單獨(dú)使用,一般和其他的漏電保護(hù)裝置一起配合。

3 煤礦過載故障分析研究

煤礦的過載故障是變壓器或電動(dòng)機(jī)一直處于非正常的運(yùn)行狀態(tài),一旦出現(xiàn)負(fù)載突然增加或者是違規(guī)操作等行為,會(huì)造成供電系統(tǒng)的過載運(yùn)行。通常煤礦的供電設(shè)備可以在短時(shí)間內(nèi)以過載狀態(tài)下運(yùn)行,在運(yùn)行過程中,電纜內(nèi)部的熱量逐漸累積,無法直接傳播到外部,一旦過載的時(shí)間過長,那么這一溫度升高范圍會(huì)超過其承受能力,嚴(yán)重者直接擊穿電氣設(shè)備絕緣影響到設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。對于過載故障來說一般選擇的處理措施是反時(shí)限特性的保護(hù)方法,如果在供電系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下,實(shí)際電流超過設(shè)定值,那么開始積累故障因子,電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行的最大電流與額定電流的比值越大,故障因子也會(huì)以超快速度積累,相應(yīng)的保護(hù)裝置會(huì)采取動(dòng)作,如果故障在保護(hù)裝置采取動(dòng)作之前解除,那么故障因子會(huì)慢慢減少,一直減到零為止。

4 煤礦電壓故障分析研究

煤礦生產(chǎn)過程中,供電系統(tǒng)的電壓故障包括過電壓和欠電壓兩方面。過電壓故障發(fā)生的主要衡量方式是交流電壓的有效值超過了額定電壓的18%,供電系統(tǒng)出現(xiàn)漏電故障或者是人觸電的事故,電網(wǎng)會(huì)在非故障條件下由原本的相電壓變成線電壓,電纜如果長時(shí)間處于過電壓狀態(tài)下,那么會(huì)嚴(yán)重影響到其絕緣水平,一旦出現(xiàn)瞬間電壓過大的情況,會(huì)造成設(shè)備絕緣的永久擊穿,進(jìn)而影響到供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。欠電壓故障發(fā)生的主要衡量方式是交流電壓的有效值低于額定電壓的65%,供電設(shè)備在欠電壓狀態(tài)下,并不能夠發(fā)揮其能效,尤其是對于一些轉(zhuǎn)動(dòng)類的供電設(shè)備來說,電壓持續(xù)過低會(huì)造成設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn),甚至于設(shè)備一直發(fā)熱,進(jìn)而造成更大的危險(xiǎn)。針對這一情況嚴(yán)格控制供電系統(tǒng)的電壓,以額定電壓為標(biāo)準(zhǔn),不能夠過高或者是過低,達(dá)到電壓故障的狀態(tài),確保供電設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

結(jié)語

綜上所述,煤礦本身的工作環(huán)境復(fù)雜,危險(xiǎn)系數(shù)較高,在煤礦作業(yè)中,空氣中的瓦斯、煤塵溫度較高,需要采取有效的手段保護(hù)生產(chǎn)安全。供電系統(tǒng)是煤礦的重要生產(chǎn)運(yùn)行支持系統(tǒng),有多種保護(hù)裝置,針對其常見的故障,包括漏電、短路、過載、電壓故障等,需要采取相應(yīng)的技術(shù)手段,解決這些故障問題,保證煤礦供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。