董磊哈尔滨煤矿机械研究所



煤矿电气设备与供电系统的保护分析

董磊
哈尔滨煤矿机械研究所

摘要：煤炭产业是我国重要的能源来源，我国煤炭储量丰富，所以在我国能源结构中煤炭占发电能源的主体位置。但是煤矿的开采事故一直我国的生产安全的心病，所以要各个方面加强煤矿的安全性，煤矿安全有煤矿结构，防止瓦斯保障，以及供电安全等多个方面。本文选择了供电安全问题作为探讨的主体，讨论了煤矿电气设备的供电系统安全保护的问题和措施。

关键词：煤矿作业；电气设备；安全保护；保护装置

1、煤矿电系统介绍

煤矿下情况复杂，煤矿的不规则性为煤矿电气设备和供电系统的提供了较为恶劣的工作环境。所以对电气设备和供电系统的质量等级要远高于地面作业的设备，对设备的可靠性有着严格的要求。同时煤矿内没有日光，比较黑暗，容易出现各种意外事故，设备选择时一定要想到这方面的因素。所以对于煤矿电气设备和供电系统有以下具体要求：

（1）保障供电设备为矿下提高稳定的持续的电量。因此可以采用双零线的方法，确保一条零线出现故障时。另一条可以正常工作。

（2）采用足够的安全保护装置。如自动电闸，保险丝等。因为矿下由灯光照明，有着光线的死角，当工人不小心触碰带电的设备或电线是能够立即启动安全保护装置，保护矿工的安全。

2、电气设备和供电系统对矿工所能造成的伤害

2.1工人触电

因为灰暗和潮湿的工作环境，所以在矿井下比较容易发生触电事故。触电对人体有两种伤害模式，电击穿和电伤。电击穿是电流击穿人体，对人体脏器和组织造成严重的损失，对人体损害极大，经常致人死亡。电伤是电流从人体的表面经过，不会导致生命安全，但是会对人体的皮肤，体发造成损害，就想被热水烫伤的情形。

2.2电气漏电

漏电是另一个发生事故的原因，而且漏电通常会引发更大的事故，因为漏电不仅能对人体造成伤害，还可以引爆雷管、引发瓦斯爆炸等，造成巨大的灾难，所以在漏电发生后应该第一时间切断电源，然后仔细的查找漏电区域，排除危险。

2.3电气短路

因为矿下的环境恶劣，加上检测不方便，所以短路现象也是煤矿电气经常发生的故障之一，而且因为井下范围大，电气的无人监管的地方发生短路无人知晓，由短路引发了线路火灾，同时产生明火，燃烧的大量有毒有害气体充斥在矿道内，更有可能引发瓦斯爆炸等情况。造成矿井的特大安全事故。

3、电气保护设备

近年来，我国开发了大量漏电保护装置，其主要工作原理为补偿电流型、电流方向型以及功率方向型。即使采用了不同类型的保护装置，但其主要工作原理大体上是一样的，即利用脉冲选择性控制电流，能够防止电流突然增大。地面变电所常常采用集中选线的方式，但井下变电所系统则相对较为复杂，主要结构有漏电监视、过载保护、短路保护以及综合防爆开关等。

3.1电气漏电检测

煤矿漏电现象一般是由于煤矿中的电路电线长期处在相对恶劣的环境，或者遭到地下动物的啃咬，造成线路的老化，绝缘层破裂，从而出现漏电事故。漏电的检查可以再用专业的测试工具，进程对线路进行检查，对于快要老化的线路及时更换，同时发现矿道内出现老鼠等啮齿类动物及时做好相关的处理工作，同时加紧对老鼠等灭杀工作，因为老鼠啃食线路造成的各种灾害的案例很多。保护线路就是保护井下工人的生产安全。要成立专门的部门负责线路的安全工作，切实做到线路和电气的安全。

3.2过流保护

第一，短路保护。电器、线路的绝缘只要有所损坏，或者存在接线错误、负载短路等问题，就容易发生短路，产生的瞬时电流会超过额定电流的数十倍，在过流影响下，会损害电器设备或配电线路的电动力，甚至产生的电弧会造成火灾。目前，常用的有电子式继电器、电磁式继电器等，其短路保护的动作时间短，能够快速切断电源。

第二，过载保护。过载是电动机或电气设备工作电流超过额定电流的1.5倍以内，导致电动机或电气设备过载的原因有很多，如突然加大负载、降低电网电压、断相运行等。若电动机或电气设备长时间保持过载的状态，这样其温度就可能超出允许的范围，从而逐步变得老化。在电气设备中的过载电流的大小，决定着具体保护时间，因此对于动作值的设定，要小于短路的保护动作值。

第三，断相保护。在电动机运转过程中，如果电网出现故障，造成电源缺相，如此一来，电动机保持着低速运转的状态，其定子电流很大，这是引起发动机绝缘、烧组损坏等故障的主要原因。在断相之后，烧组接法、负载大小等，会造成相电流、线电流发生一定程度的变化。从断相保护原理来看，主要是负序保护，如果线路电流比负荷额定电流大过一定范围，就会产生保护动作，目前常用的有热继电器、电子式继电器等。

3.3接地保护

通常来说，电气设备在正常工作过程中，其绝缘层能够防止出现内部电流，这样金属壳表面就不会带电。若绝缘层遭到破坏，会导致电气设备绝缘层被破坏，增加了安全隐患。为避免电气设备金属外壳带电，要做好电气设备的接地处理，防止由于电流过大对工作人员造成损害，以此有效保护人员健康安全。

3.4失压保护

电气设备处于工作状态，如果停止电源供给，则会立即停止运行。之后再恢复电源供给后，电气设备在自行启动中除了会损害设备，还会对人员安全带来威胁。所以，在恢复电源供给时，为避免电气设备自动启动，应在电气设备工作之前，采取接触器或按钮控制电动机的方式，从而实现失压保护的功能。

4、总结

在煤炭矿井中注意电气和供电设备的安全是我们要去煤炭业安全生产的必然要求，要电气和供电设施的安全就要明确电气故障的原因，以及当漏电、短路的危害。在了解危害和问题原因之后对症下药，在电路的漏电、过压、失压方面安置保护装置，同时采用先进的故障处理装置，在事故发生后，自动切断电路，保障矿井电气和供电系统安全，同时保障矿井内的员工安全撤离。

参考文献：

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[2]贾边成.基于煤矿供电设备中电气保护的探究[J].山东煤炭科技.2015(01)

[3]许红卫.煤矿供电系统及电气设备的保护分析[J].科技风.2014(13)