論礦用電氣設(shè)備的保護(hù)技術(shù)

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(shè)備應(yīng)用要求，在此過程中電氣設(shè)備的保護(hù)技術(shù)尤為關(guān)鍵，一定程度上決定著礦用電氣設(shè)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(shè)備保護(hù)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(xué)、現(xiàn)代化礦用電氣設(shè)備保護(hù)技術(shù)應(yīng)用策略的研究和實踐力度，從過流保護(hù)、漏電保護(hù)、失壓保護(hù)、接地保護(hù)、物聯(lián)網(wǎng)保護(hù)等多方面入手，與時俱進(jìn)提升礦工電氣設(shè)備保護(hù)整體水平。

保護(hù)技術(shù)；應(yīng)用策略；礦用電氣設(shè)備

1 引言

現(xiàn)如今，中國社會經(jīng)濟(jì)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(yán)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(jì)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(shè)備應(yīng)用情況來看，煤炭開采作業(yè)引入了越來越多礦用電氣設(shè)備，切實促進(jìn)了開采效率與質(zhì)量不斷提升，不過此過程礦用電氣設(shè)備應(yīng)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(shè)備保護(hù)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(shè)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(jì)損失等情況，由此可見，思考探討礦用電氣設(shè)備的保護(hù)技術(shù)應(yīng)用策略十分必要。

2 目前礦用電氣設(shè)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(yīng)用礦用電氣設(shè)備存在的安全隱患主要包括以下三類。

其一，礦用電氣設(shè)備應(yīng)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(wù)，很多開采裝置處于超負(fù)荷運行狀態(tài)，加大了對礦井內(nèi)電纜設(shè)備、電機設(shè)備等礦用電氣設(shè)備的破壞與影響。尤其是陳舊的礦用電氣設(shè)備長期處于超負(fù)荷狀態(tài)，很容易產(chǎn)生安全隱患問題。

其二，礦用電氣設(shè)備設(shè)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(fù)雜的作業(yè)環(huán)境，應(yīng)用的各種開采設(shè)備設(shè)施繁多，大部分需要通過電力提供實現(xiàn)設(shè)備運行操作，因此礦井下安裝設(shè)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(shè)電纜，一旦沒有做好保護(hù)設(shè)施設(shè)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(dǎo)致人員觸電的嚴(yán)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(dāng)出現(xiàn)靜電火花時，則會誘發(fā)爆炸，進(jìn)而容易造成礦用電氣設(shè)備各種問題出現(xiàn)，加大了煤礦開采和安全生產(chǎn)的風(fēng)險隱患程度。

3 礦用電氣設(shè)備的保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用策略

3.1 應(yīng)用過流保護(hù)技術(shù)

電力系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)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(yīng)用過流保護(hù)技術(shù)措施，就需加大對預(yù)防過流工作的重視程度，避免火災(zāi)出現(xiàn)。

首先，應(yīng)用過載保護(hù)技術(shù)，深入分析出現(xiàn)設(shè)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(hù)關(guān)系出發(fā)，詳細(xì)考慮礦用電氣設(shè)備相關(guān)值設(shè)定工作，避免出現(xiàn)短路保護(hù)動作值大于設(shè)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(dá)到過載時及時切斷電源、充分保護(hù)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(fù)荷引起的煤礦安全事故。

其次，應(yīng)用短路保護(hù)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(dǎo)致礦用電氣設(shè)備由于過流發(fā)熱引起損壞問題，情況嚴(yán)重時可能造成火災(zāi)事件。所以要做好電路保護(hù)工作，保證設(shè)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(hù)。

3.2 應(yīng)用漏電保護(hù)技術(shù)

煤礦開采中礦用電氣設(shè)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(shè)想的礦井爆炸嚴(yán)重事故，給煤礦開采工作人員造成巨大的生命健康威脅。應(yīng)用漏電保護(hù)技術(shù)時，需要將漏電保護(hù)裝置安裝在礦用供電設(shè)備上，確保保護(hù)裝置可發(fā)揮出補償電容、現(xiàn)場監(jiān)視、漏電保護(hù)（原理圖如圖1所示）等完善功能，構(gòu)建無選擇性漏電保護(hù)與有選擇性漏電保護(hù)有機結(jié)合的漏電保護(hù)健全措施[2]。

圖1 電氣設(shè)備漏電保護(hù)原理圖

首先，針對無選擇性漏電保護(hù)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(shè)備在保護(hù)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(shè)備運行。該技術(shù)具有可靠性較高、保護(hù)方式簡單的優(yōu)點，不過在使用中也具有不利于精準(zhǔn)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(hù)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(yīng)的電流值以及電流向量值都是零，該信號被保護(hù)器處理后，維持正常運行設(shè)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(yīng)的電流與電流定向和均不等于零，該信號被保護(hù)器搜集處理后，停止設(shè)備運行。此技術(shù)應(yīng)用需要配合分路開關(guān)實現(xiàn)選擇性漏電保護(hù)裝置功能，具有應(yīng)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(yīng)用失壓保護(hù)技術(shù)

礦用電氣設(shè)備出現(xiàn)設(shè)備試壓問題，對操作人員健康安全性與設(shè)備性能均會產(chǎn)生一定損害以及威脅隱患。在應(yīng)用礦用電氣設(shè)備失壓保護(hù)技術(shù)時，可采取接觸器以及按鍵控制電動機設(shè)置等途徑，達(dá)到失壓保護(hù)效果，避免礦用電氣設(shè)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(hù)裝置接線圖

3.4 應(yīng)用接地保護(hù)技術(shù)

在應(yīng)用礦用電氣設(shè)備接地保護(hù)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)要求，人身體觸電電流的規(guī)定極限值是30mA，所以接地保護(hù)技術(shù)引用要保證小于30m的意外觸電電流限制標(biāo)準(zhǔn)，避免發(fā)生觸電安全事故。

3.5 應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)保護(hù)技術(shù)

隨著科學(xué)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(yīng)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(shè)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(shè)備的保護(hù)以及消除礦用電氣設(shè)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(jìn)物聯(lián)網(wǎng)保護(hù)技術(shù)，提升煤礦開采過程電氣設(shè)備應(yīng)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(xué)控制煤礦開采過程的電氣設(shè)備應(yīng)用等經(jīng)濟(jì)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(biāo)問題，采取相應(yīng)對策處理解決，避免由此引起的電氣設(shè)備漏電電火花爆炸事件。

4 結(jié)語

總而言之，礦用電氣設(shè)備在煤礦井下工作中的應(yīng)用面對著粉塵瓦斯?jié)舛容^大、作業(yè)空間狹小、條件十分復(fù)雜等現(xiàn)實問題，加大了礦用電氣設(shè)備的漏電、火災(zāi)、短路等安全事故發(fā)生幾率，需采取有效的礦用電氣設(shè)備保護(hù)技術(shù)應(yīng)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(jìn)中國煤礦產(chǎn)業(yè)健康、和諧、穩(wěn)定發(fā)展。