煤矿井下供电系统的设计与保护分析_家电_

对红柳煤矿井下供电系统的设计与探讨.doc

崔传柱

[摘要]煤矿井下作业是一项高危行业，煤矿井下生产环境较为复杂，条件恶劣，井下瓦斯、粉尘、水等危害因素均对井下人员和设备的安全造成威胁。而电力作为煤矿生产的主要动力来源，供电系统对于煤矿安全生产起着重要作用。所以要加强煤矿井下供电系统的设计与保护，确保其安全性、稳定性。本文主要围绕着煤矿井下供电的基本设计要求及供电系统保护两个方面进行详细分析。

[关键词]井下供电系统煤矿保护

中图分类号：TD391 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）27-0063-01

一、引言

随着我国经济的快速发展，煤炭消耗总量在逐年提升，为煤炭行业生产带来了严峻的挑战。在发展的同时，各种先进的采煤机电设备不断运用，既提高了煤矿的生产效率，也极大地改善了井下作业环境，使井下安全生产条件得到了明显提高，也增强了矿井抗灾能力以及安全保障能力。当前煤矿的安全生产对于煤矿供电系统的依赖程度也越来越高，如何保证煤矿供电系统的稳定运行，确保井下正常、安全供电，对于保障机电设备的稳定运行、提高煤矿生产效率、促进煤矿企业的安全生产工作都具有重要的作用。

二、煤矿井下供电的基本设计要求

煤矿企业在国民经济建设中起着重要作用，也是特殊供电用户。随着生产的迅速发展，以及自动化水平不断提高，对供电的要求也更加严格。供电系统是煤矿一切生产活动的基础，确保煤矿井下安全生产主要的机电设备，供电系统一旦突发故障，就会导致突然停电，这不仅会影响生产，还将直接威胁到井下人员和设备安全，甚至造成较大的人员伤亡事故和财产损失。为此，对煤矿供电系统的主要要求就是要保证供电的安全、可靠以及供电的质量和经济性。

1、供电的可靠性

煤矿企业供电中断，不仅会造成减产，而且有可能引起人身事故，甚至可能毁坏矿井。因此，煤矿企业对供电的最重要要求是供电可靠和不间断，即使在电力系统发生故障的情况下，也必须保证不间断供电。我们将煤矿的电力负荷主要分成三类：一类负荷是指如果突然停电即会导致人员伤亡或重要设备损坏，给企业造成不可挽回的重大损失的负荷，例如提升人员的立井提升机、主通风机、井下排水泵等；二类负荷指的是突然停电可能会造成较大经济损失的负荷，例如地面生产系统、综合机械采煤及运输设备、压风机、主提升机、安全监测及生产监控设备等生产或生产辅助设备；三类负荷则是指除一类、二类负荷以外的负荷，如生产辅助区、办公生活区等。不同重要程度的各类负荷，所采用的供电系统的方式也不相同。一类负荷是要求级别最高的负荷，应由两回路电源线路供电，当任一回路停止供电时，另一回路应能担负全部负荷。两回路电源线路上均不应分接任何负荷；二类负荷宜由两回路线路供电，且接于不同的母线段上；当条件不允许时，另一电源可引自其他配电点；三类负荷采用一回路供电。

2、供电的质量

从供电质量方面来看，为了避免供电电压、频率超出要求范围，给煤矿机电设备造成不利影响，就要求煤矿企业保持供电电压稳定和交流频率的稳定。一般要求电压偏差在额定电压的±5%以内，频率偏差不超过±0.2～0.5 Hz，三相异步电动机被广泛应用于煤矿中，并且这种电动机的转矩与外加电压的平方成正比；转速与交流频率成正比。一旦供电电压和频率方面发生了较大变化，那么就必然会给电动机的正常运转造成严重影响，更为严重的还将使生产机械无法工作。另一方面，为了减轻煤矿企业的成本支出，降低降低电力消耗，煤矿供电系统就应在保证供电安全、可靠以及供电质量的基础上，也应适当考虑到供电系统的经济性。

3、供电的安全

我国煤矿开采主要是在井下作业，井下地质环境复杂，巷道空间狭小，并且环境潮湿，煤矿存在井下瓦斯和煤尘爆炸的危险。因此，电气设备的使用过程中必须要注意其防爆性，应采取一系列的安全技术措施，确保煤矿企业供电的安全性。总之，对于煤矿井下供电系统的要求首先就是要保证供电的安全性。

三、煤矿井下供电系统保护

1、漏电保护装置的应用

由于煤矿供电系统中绝缘层长时间处于恶劣环境中，容易出现老化、磨损等问题，电缆线路经常发生漏电故障，对矿井安全生产构成较大威胁，如果井下工作人员不慎接触，会造成触电事故。此外，矿井中存在着很多可燃性粉尘和气体，如果出现漏电会有电火花出现，严重时会引起爆炸。因此，在井下高低压设备上设置完善的选择性漏电保护，加大对煤矿供电线路漏电的保护力度，就能迅速将故障线路从供电系统中切除出去，较大程度地提高井下供电的安全性和可靠性，避免发生安全事故。

2、过流保护

首先，短路保护。只要有电器、线路的绝缘损坏，或者存在接线错误、负载短路等问题，就会发生短路，产生的瞬时电流会超过额定电流的数十倍，在电流的影响下，还会损害电器设备或配电线路的电动力，甚至其产生的电弧会造成火灾。从当前情况看，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。其次，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有很多个原因，其中包括突然加大负载、降低电网电压、断相运行等。若电动机或电气设备长时间都保持过载的状态，这样其温度就可能超出允许的范圍，从而逐步变得老化。在电气设备中，具体保护时间是由过载电流的大小决定的，因此设定的动作值应该小于短路的保护动作值。再次，断相保护。在电动机运转中，电网如果出现故障，就将造成电源缺相，由此就使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，其主要作用是负序保护，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、井下电气设备保护

向井下供电的电源线路上不得装设自动重合闸装置。井下变电所高压馈出线上必须设有选择性的单相接地保护装置，并作用于信号。当单相接地故障危及人身、设备及供配电系统安全时，保护装置应动作于跳闸；供移动变电站的高压馈出线上，除必须设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置外，还应设有作用于信号的电缆绝缘监视保护装置；井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备应具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护。

井下变电所低压馈出线上，除应装设短路和过负荷保护装置外，还必须装设检漏保护装置或有选择性的检漏保护装置，要保证在漏电事故发生时能自动切断漏电的馈电线路；由移动变电站或配电点引出的馈电线上，装设有短路、过负荷和漏电保护装置；低压电动机的控制设备设有短路、单相断线、过负荷、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。

四、结束语

综上所述，煤矿供电系统的运行环境复杂，有很多影响因素，并且对于安全性要求较高，煤矿井下开采的特殊性给煤矿企业的供电系统的安全运行带来了一定的困难。因此，为了保证煤矿供电系统安全运行，技术人员要在进行设计与安装时，全面考虑煤矿电气设备与供电系统的工作环境，有针对性的采取各种防护措施，结合煤矿井下生产的特点和实际情况多方面考虑，只有这样才能为煤矿电气设备与供电系统提供可靠保障，确保矿山供电的安全。

参考文献

【1】张海明《试论煤矿井下的安全管理》[J]，《科技资讯》2015年11期。