基于煤矿供电系统和电气设备的保护

秦飞飞

【摘 要】电气设备和供电系统的保护是煤矿安全的重要组成部分，对煤矿企业的开发和生产起着极其重要的作用。在煤矿生产过程中，继电保护装置广泛用于煤矿供电系统和电气设备的保护。然而，随着科学技术，特别是网络信息技术的不断发展，煤矿企业越来越重视高科技技术的应用。特别是智能电气设备和供电系统的应用非常广泛。

【关键词】煤矿供电系统；电气设备保护

一、保护装置及其原理

众所周知，用于保护煤矿中的供电系统和电气设备的装置是继电器。随着科学技术，特别是网络信息技术的不断发展，其保护系统正逐步向智能化和自动化方向发展。在煤矿硬件方面，微处理器也被广泛使用和开发，主要使用继电保护装置。随着计算机技术，微电子技术，信息技术，网络通信技术等各种科学技术的迅速发展。整个系统的可靠性得到了很大提高，从而保证了生产质量。电源系统和电气设备的保护装置-继电器，是一种能够在运行过程中反映系统的故障和异常状态。以及通过设备处理或发送紧急信号的自动设备。保险丝，继电器和继电器等设备可提供保护和应急响应。电路中的电流处于上升状态，使熔丝无法有效满足需求，并且继电器和接触器广泛用于煤矿供电系统和电气设备保护应用。继电保护装置种类繁多，基本结构包括以下几个方面：

①现场信号输入部分：现场信号被发送到中继保护设备，并且通常执行必要的预处理以使中继器能够有效地检测每个站点的物理量；

②测量部分：与给定的设定值或实时自动生成的标准进行比较，判断保护是否被激活；

③逻辑判断部分：根据一定的逻辑关系进行组合和操作，最后确定断路器是否应跳闸或发信号，并将相关命令发送到执行部分；

④执行部分：这是使继电保护装置可靠工作的关键部分。

二、有关保护及其实现方法

2.1 接地保护

在正常情况下，电气设备的金属外壳和结构不充电，但如果电气设备的绝缘损坏，则金属外壳和结构被充电。当人接触到该电气设备时，会发生触电事故，中国规定电击的安全限值为30 mA。因此，必须通过接地保护将通过人体的电流限制在极限电流。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范围，使流过人体的电流不超过安全限制电流，从而降低电击风险。5煤矿安全规程6规定：接地网上任何保护接地点的接地电阻不得超过28。同时，主接地电极与辅助接地电极之间的距离不应小于5m。

2.2 漏电保护

当电网的绝缘电阻小于一定值时，当人接触电网时存在触电的危险，并且泄漏不仅会进一步损坏设备。形成短路事故，这也引起电击和泄漏引发引爆气体和煤尘的风险。因此，必须在地下供电系统中安装漏电保护装置，以实现绝缘监测，漏电保护和流过本体的电容电流的补偿。根据其保护功能，分为非选择性漏电保护和选择性漏电保护。

2.2.1 无选择性漏电保护

采用附加直流电源的保护原理。在检测电路中增加直流电源，包括对地的绝缘电阻，并监测直流电流的变化，以达到监测绝缘电阻的目的。该设备需要与低压自动馈电主开关一起使用。缺点是停电范围大，难以判断泄漏线，但结构简单，工作可靠，因此仍在使用中。

2.2.2 有选择性漏电保护

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。当没有发生泄漏时，初级侧三相电流是对称的，电流相量和为0，次级侧没有电流输出；当发生泄漏时，初级侧三相电流是不对称的，其电流相量和不为0，次级侧具有电流输出。该装置与分流开关结合使用，具有降低断电范围和容易找到故障线路的优点，因此被广泛使用。

2.3 过流保护

电气火灾的主要原因是电网过电流，过电流是由短路，过载和相故障引起的。因此，过流保护包括短路保护，过载保护和缺相保护。

2.3.1 过载保护

过载是指电动机的工作电流或电气设备的工作电流大于其额定电流，但小于额定电流的倍数，通常小于额定电流的1.5倍。电机或电气设备过载的原因有很多，例如负载突然增加，断相运行和电网电压降低。如果电动机或电气设备长时间过载，其绕组或电气设备的温升超过允许值，导致老化和绝缘损坏。过载保护的动作时间与过载电流的大小有关，动作值设定小于短路保护的动作值。动作延迟取决于过载程度。过载越小，延迟越长，该特征称为反时限特性。

延迟链路由时间继电器组成。在延迟之后，时间继电器触点起作用以使致动器动作，切断主回路电源，并发送过载信号。可通过电磁继电器，电子继电器和热继电器实现过载保护。

2.3.2 短路保护

电气或线路绝缘损坏，负载短路，接线不正确时发生短路。短路期间产生的瞬时故障电流可达到额定电流的十倍至几十倍，由于过电流，甚至由电弧引起的火灾，导致电气设备或配电线路的电力损坏。短路保护具有较短的工作时间，其动作值设定较大，并且电源在短时间内关闭。电磁继电器和电子继电器都提供短路保护。

2.4 其它保护

2.4.1 过压保护

其采用鉴幅式保护原理。当供电系统的电压大于额定电压的115%时，应能自动切断电源并停止工作，以免损坏电机和机械设备。过压保护方法是在线圈两端与电阻，电阻串电容或二极管串电阻并联形成放电回路，实现过压保护。

2.4.2 欠压保护

其采用鉴幅式保護原理。某些应用中的电机或电气元件，当电源系统的电压降至额定电压的75%时，它应该能够自动切断电源并停止工作，以避免损坏电机和机械设备。欠压保护方法不仅可以通过接触器和按钮控制使用，还可以通过低压断路器或特殊电磁电压继电器进行欠压保护。

2.4.3 失压保护

当电气设备正常运行时，如果由于电源电压消失而停止运行，当电源电压恢复时，电气设备的自启动或投入运行可能导致人身事故或设备对于电源系统，许多电气设备同时启动和工作，这也可能导致不可接受的过电流和过大的电压降，并且热电设备可能引起火灾。为了防止电压恢复时电气设备的自启动或投入运行，接触器和按钮用于控制电动机的启动，保持和停止，具有电压损失保护功能。

2.4.4 闭锁功能

它是实现安全可靠系统的重要部分之一。常用的闩锁包括泄漏锁定，机械锁定和风力锁定。漏电阻断是通过附加直流电源检测原理实现的，常用于隔爆真空式电磁启动器和低压馈电开关；高压配电箱配有机械锁定装置，确保安全；通过使用分路馈电开关和风扇的控制开关来实现风电阻断功能，并且风扇的控制开关的常闭触点连接到分路开关的CPU电路。实现对分路开关的控制。

三、结束语

煤矿供电系统对煤矿生产的顺利进行和维修生产的安全起着重要作用。这要求相关技术人员在设计和安装过程中充分考虑煤矿供电系统和电气设备的特殊使用环境。做适当的保护工作，确保电气设备安全稳定运行。随着科学技术，尤其是网络信息技术的不断发展，煤矿企业越来越重视高新技术的应用，尤其是智能电气设备和供电系统的应用。PLC，液压技术和智能电气设备的结合将进一步改善和提高整个系统的可靠性和安全性。

【参考文献】

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