煤矿电气设备与供电系统的保护.pdf

2 0 1 0 年 第3 期 东 瞧晨 科技 7 5 煤 矿 电 气设 备 与供 电 系统 的保 护 李天祥 黑龙 江鹤 岗矿业集团有限责任公 司职工大 学， 黑龙江 鹤 岗1 5 4 1 0 1 摘要煤矿电气设备与供电系统保护是整个煤矿安全的重要组成部分， 做好煤矿电气设备与供电系统的维护工作是做好煤矿安全工作的保 障之一 ， 对避 免和减少煤矿井下重大安全事故 的发 生具有十分重要 的作用。 关键词煤矿供电系统漏电保护过流保护接地保护 中图分类号 T D 6 o 8 文献标识码A Co a l mi ne e l e c t r i c al e qu i pme n t a nd po we r s y s t e m pr o t e c t i o n L i T i a nX i a n g H e i l o n g j i a n g H e g a n g Mi n i n g G r o u p C o ． ， L t d ．U ni v e r s i t y o f 1 5 4 1 0 1 w o r k e r s Abs t r a c t Th e c o a l mi n e e l e c t r i c a l e qu i p me n t a n d p o we r s u p p l y s y s t e ms t o p r o t e c t t h e s a f e t y o f th e e n t i r e c o a l a n i mpo r t a n t p a r t o f s o o d c o a l p o we r e d e ． 1 e c t r i c a l e q u i p me n t a n d m a i n t e n a n c e o f t h e s y s t e m i s d o i n g a g o o d j o b o f C o a l Mi n e S a f e t y g u a r a n t e e of a j o b， o n e of u n d e r g r o u n d c o a l m i n e s t o a v o i d a n d r e d u c e t h e s i g n i fic a n t s a f e ty a c c i d e n t p l a y s 8 _r l i mp o r ta n t rol e ． Ke y wo r d s c o a l mi n e e l e c t r i c a l po we r s y s t e m p rot ect i o n l 井 下 常见 电 气设备 的保 护 类型 由于井下的环境较特殊， 电气设备分为矿用一般 型电气设备和矿用隔爆型电气设备， 前者不具有防爆 性能 ， 适用于没有 瓦斯 、 煤 尘爆 炸危 险 的场所 ； 后者具 有防爆和隔爆性能 ， 适用 于有瓦斯 、 煤尘爆 炸危险 的场 所。同时， 电气设备按工作电压高低分为低压电气设 备和高压电气设备， 井下电气设备大多属一类负荷和 二类 负荷 ， 工作 时 的电流 、 电压 都较 大 。 目前 ， 过 流保 护、 漏电保护和接地保护是井下的三大保护。 1 ． 1 漏 电保护 当电网绝缘电阻小于一定数值时， 人触及后会产 生触电危险， 而且漏电不仅会使设备进一步损坏， 形成 短路事故， 同时还存在漏电火花引爆 瓦斯、 煤尘的危 险。因此在井下供电系统中必须装设漏电保护装置实 现绝缘监视、 漏电保护以及补偿流过人身的电容电流 的作用 。按其实现保护功能分为无选择性 漏 电保护 和 有选择性漏 电保护 。 1 有选择性的漏电保护， 采用零序 电流保护原 理； 零序电流信号由零序电流互感器获得。当未发生 漏电时， 一次侧三相电流对称 ， 其电流相量和为 0 ， 二 次侧无 电流输 出 ； 当发生漏 电时 ， 一次侧三相 电流不对 称， 其电流相量和不为 0 ， 二次侧有电流输出。其装置 与分路开关配合使用， 其优点是减少停电范围， 易于查 找故障线路， 因此被广泛地使用。 收稿 日期 2 0 0 91 21 5 作者简介 李天祥， 1 9 6 2一 ， 男。 山东省陵县人， 电气工程师， 现 任职于黑龙 江鹤岗矿业集 团有限公 司职工大学 。 2 无选 择性 漏 电保 护 ， 采 用 附加直 流 电源 的保 护原理 ； 在包含对地 绝缘 电阻 的检测 回路 中附加直 流 电源， 监视其直流电流的变化， 达到监测绝缘电阻的目 的。该装置需与低压 自动馈电总开关配合使用。其缺 点是停电范围大， 不易判断漏电线路， 但结构简单、 工 作可靠 ， 故仍在使用。 1 ． 2过流 保护 电火灾产生的主要原因是电网的过电流， 而过电 流又是 由短路 、 过载 引起 的 ， 因此 防止 电火灾方 法就是 防止过流的产生。 1 过载保 护 过载 是 指 电动机 的运行 电流 或 电 气设备工作电流大于其额定电流， 但超过额定电流的 倍数小些， 通常是额定电流的 1 ． 5倍以内。引起电动 机或电气设备过载的原因很多， 如负载突然增加 ， 断相 运行以及电网电压降低等。若电动机或电气设备长期 过载运行 ， 其绕组或电气设备的温升超过允许值使绝 缘 老化 、 损坏 。过 载保 护 的动作时 间与过 载 电流大小 有关 ， 其动作值设定小于短路保护的动作值。动作延 时取决 于过 载程度 ， 过载程 度越 大 ， 延时越 短 ； 过 载程 度越小， 延时越长 ， 此特性称为反时限特性。延时环节 由时间继电器构成 ， 过载时， 电流继电器动作， 其触点 接通时间继电器线圈， 经延时后时间继电器触点动作， 使执行机构动作 ， 切断主回路电源， 同时发 出过载信 号。过载保护可由电磁式继电器、 电子式继电器和热 继电器实现。 2 短路保护 ； 当 电器 或线路绝缘 遭到损 坏 、 负 载 短路、 接线错误时将产生短路现象。短路时产生的瞬 时故障电流可达到额定电流的十几到几十倍， 使电气 7 6 东撼晨 科技 2 0 1 0 年 第3 期 设 备或配 电线路 因过 流而产生 电动力损坏 ， 甚 至因 电 弧引起火灾。短路 保护 的动作时 间要短 ， 其 动作值 设 定较大， 在很短的时间内切断电源。电磁式继电器和 电子式继电器均可实现短路保护 。 1 ． 3接地 保护 在正 常情况下 ， 电气设 备的金属外 壳及架 构不带 电 ， 但如果电气设备 的绝缘损坏 ， 其金属外壳和架构就 要带电。当人触及此电气设备时就会发生触电事故， 我国规定触电的安全极限交流电流值为3 0 m A， 因此要 通过接地保护限制通过人身的电流使其在极限电流之 内。保护接地的关键是将保护接地装置的接地电阻降 低到规定的范围内， 就可以使流过人体的电流不超过 安全极 限电流 ， 达到减少触 电危险的 目的。 2煤矿保 护装置 继 电保护装置是一种能反应系统故 障和不正 常状 态 ， 并及时动作于 断路器跳 闸或发 出信号 的 自动化设 备。熔断器、 继电器和接触器等都可以用于保护装置， 但由于煤矿 系统 中正常 工作 电流 和短路 电 流不 断增 大 ， 熔断器 已不能满足选 择性 和快速性 的要求 ， 继电器 和接触器是 目前应用较广泛 的保护装置。继 电保护装 置分类繁多， 其基本结构主要包括以下几部分 1 现场信号输入装置。现场信号送人继电保护 装置一般要进行必要 的前置处 理 ， 如采用光 电隔离技 术消除干扰信号； 电平转换 电路使低信号变为强信号 易于处理； 低通波除高频信号及纹波电压等， 使继电器 能有效地检测各 现场物理量。 2 测量装置。它是检测经现场信号输入电路处 理后与被保护对象有关的物理量， 并与已给定的设定 值或自动实时生成的判据进行比较， 根据比较结果给 出“ 是” 或“ 非” ， 即“ 0 ” 或“ 1 ” 性质的一组逻辑信号或 电平信号。 3 逻辑判断装置。它是根据测量部分各输出量 的大小、 性质、 逻辑状态、 输出顺序等信息， 按一定的逻 辑关系组合、 运算， 最后确定是否应该是断路器跳闸或 发出信号 ， 并将有关命令传给执行部分。常用的逻辑 一 般有“ 与” 、 “ 或” 、 “ 非” 、 “ 延时” 、 “ 记忆” 等功能。 4 执行装置 。它是根据逻辑判 断部分送来 的出 口信号， 完成保护装置的最终任务， 主要负责保护装置 与现场设备 的隔离 、 连接 、 电平转换 、 出 口跳 闸的功率 驱动， 以及现场设备状态信息的返回等， 以使继电保护 装置能可靠地工作。电气设备和电力设备发生故障时 跳闸， 不正常运行时发出信号， 正常时不动作的。 3结束 语 要想搞好井下 电气安全 ， 电气设 备和供 电系统 的 保护是基础。每个矿井必须明确专职专业技术人员， 具体负责井下 电气 安全管理工 作。完善责任 制 ， 要 加 强井下电气设备专业化管理， 配齐防爆组、 电气管理 组、 电缆组、 小型电器组四个专业组人员， 定期对各专 业组人员进行培训 、 考核工作 ， 切实履行起 电气管理专 业职能 ， 确保煤矿安全稳定生产。 上接第7 4页 充分利用技术设备能力和先进作业方 法， 用最少的时间保障运输任务的完成。表 1 是矿区 铁路使用平调装置前后情况对 比。 表 1 兖州矿区铁路使用平调装置前后情况对 比 项 目 使用前 使用后 增减幅度 货运量 万 t 1 5 4 9 1 6 3 5 9 6 矿停 h 9 7 0 8 5 0 1 2 0 调车时问 钩分 8 6 2 2 确保调车作业及调车人员安全。使调车人员 便于“ 自控、 它控、 互控” ， 增大安全系数， 使调车作业 的信令传递及时、 准确、 无误， 有效的克服了调车作业 中因地形、 地物、 长距离、 多曲线、 暴风雨雪等不 良条件 的影响， 以及由人工依次传递信号不及时、 误传、 漏传， 难以全面传递信令而造成的事故隐患。表 2为使用平 调设备前后安全情况比较。 3 改善作业膝望条件， 减轻劳动强度。调车员、 司机不再局限于目视确认手信号灯、 旗， 可放心大胆地 指挥作业， 减少调车人员手持灯、 旗 ， 上下车及车上显 示信号数量， 特别是在风雨天、 雾天、 雪天夜间及顶送 长大车组作业时更显示了其优越性 。 表 2 安全情况 比较 项目 使用前 使用后 增减幅度 重大事故 3 O 一 3 险性事故 9 2 7 一 般事故 l 5 5 一l 0 直接损失 1 3 7万元 2 5万元 一1 1 2万元 防止事故 1 2 2 5 l 3 4 节省劳动力。推送车列不受地形、 地物、 曲线 等自然条件影响， 司机电台可直接接收来 自车列前端 发出的调车信号， 省去了在列车中部的中转信号人员。 5 易于学习掌握 。对新 职工上 岗人员无 线调车 信号比手信号更易学习掌握， 完全符合车务、 机务部门 需要 ， 深受现场作业人员欢迎 。