煤矿井下供电短路保护研究

煤矿井下供电短路保护研究

武红运

（华润天能徐州煤电有限公司沛城煤矿  江苏 徐州221600）

摘要：煤矿安全一直受到煤矿企业的广泛重视，而煤矿井下的供电安全更是重中之重。在煤矿井下的供电系统中，也会出现一些短路现象，因此，需要对煤矿井下供电短路进行保护，这将对于煤矿的安全生产和保护矿工生命安全产生深远的影响。笔者对井下常用的短路保护方法进行了相关的分析，提出了对于井下供电系统短路保护的几点建议，希望为设计人员提供一些指导和借鉴。

关键词：煤矿安全；井下供电；系统；短路；保护

前言

随着国家的战略实施，煤矿在保障国家能源安全起到了非常关键的作用。近些年来，随着经济的快速发展，煤矿的建设发展也越来越快，正处于高速发展阶段，在煤矿安全生产中，煤矿井下供电保护具有非常重要的作用，因此必须对煤矿井下供电保护问题加以重视。

目前，煤矿井下供电系统的保护分为三种，包括过流保护、接地保护和漏电保护。如果煤矿井下的供电系统出现短路现象时，很大的短路电流就会在这个时候产生，因此，我们必须及时将这个故障清除，否则，线路及设备就会被严重的损坏，除此之外，由于短路的电流会产生不平衡交变磁场，这个交变磁场会对线路附近的信号产生一定的干扰，进而演变为瓦斯爆炸事故，使得煤矿井下工人的安全受到严重威胁。因此，必须有效的预防和及时的切除短路故障，确保煤矿井下供电安全。

1 井下保护

在煤矿井下，电气设备分为不具有防爆性能的矿用一般型电气设备和具有防爆和隔爆性能的矿用隔爆型电气设备。矿用一般型电气设备在没有瓦斯、煤尘爆炸危险的场所很适用；而矿用隔爆型电气设备适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的场所。除此之外，按工作电压的高低来说，电气设备还可以分为低压电气设备和高压电气设备。煤矿井下的电气设备属一类负荷和二类负荷的比较多，在工作时产生的电流、电压都很大，因此，为了保障煤矿井下供电系统的安全，对设备进行有效的安全保护可以保证电器设备稳定可靠工作。

1.1 接地保护

如果接地保护电气设备的绝缘发生了一定的损坏，就会使得电气设备的金属外壳和架构带电。煤矿井下的工人一旦碰触到此电气设备，触电事故就会发生。在我国，30毫安被规定为触电的安全极限交流电流值。因此，我们要采取有效的接地保护限制通过人身的电流，保证这个电流在安全范围内。将保护接地装置的接地电阻降低到规定的范围内，就可以保护接地，可以使流过人体的电流不超过30毫安，进而保证煤矿井下的电气设备的供电安全，达到安全生产的目的。

1.2 过流保护

煤矿井下供电网的过电流是过流保护电火灾产生的主要原因，而电路短路、电路过载会产生过电流，因此，防止产生过流就可以有效地防止电火灾发生。过流保护包括短路保护和过载保护。目前电磁式继电器和电子式继电器均可实现短路保护，而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。

1.3 漏电保护

当煤矿井下供电网的绝缘电阻小于一定数值时，会使供电设备产生进一步损坏，进而出现短路故障，如果煤矿井下的工人一旦碰触到供电设备，就会产生人身触电，漏电还会产生火花引爆瓦斯、煤尘的危险。因此，必须装设漏电保护装置，保证在井下供电系统中实现绝缘监视、漏电保护以及补偿流过人身的电容电流。

1.4 短路保护存在的主要问题

单侧电源电网的阶段式电流保护原则是：(1)从电源至负荷动作电流应从大至小逐级递减，动作时间也是逐级递减；(2)第一段电流保护的动作电流必须大于下一级线路首端的最大短路电流。但是，煤矿井下供电系统很多采用了铜芯电缆，这样就会产生阻抗小的现象，现有的油断路开关和电磁式继电保护也难以使动作时限小于0.5s，因此，上述的两条原则都很难达到要求。

2 关于井下供电系统短路保护的几点建议

2.1加强技术培训

煤矿井下供电系统的短路保护是涉及煤矿安全的一项重要保护，提高短路保护的性能需要全面的考虑，必须从多方面着手，是一个综合性的技术问题。煤矿井下供电系统发展迅速，短路保护的难度也进一步加大，由于在其中增加了越来越多的高科技、高技术成分，因此，技术人员不仅要求达到理论知识纯熟，还要供电系统短路保护的技术操作，在出现故障时力求短时间能够解决。为了保障煤矿井下供电系统的短路保护安全，所以必须对技术人员进行系统和专业的业务培训，否则很难胜任这项工作，进而使得煤矿安全生产受到威胁。

2.2 关注跳闸电器的作用

跳闸电器的动作时间决定了井下低压电网短路保护的快速性，为了使得快速性得到相应的提高，我们需要在馈电开关与电磁起动器中采用真空断路器与真空接触器，这是一项很有力的保护措施，除此之外，对于研究理想的无触点固态电器具有一定的指导和借鉴作用。目前，具有技术可行性与实际操作性的只是在小功率低电压开关中。

2.3 加强电器设备维修保养

电器设备要做到及时的保养和维修，只有这样，才可以保证电器设备的正常使用。对于旧设备来讲，工作的重点是要保证其正常运行，要及时对其进行修理，保证隐患及时消除；对于新设备来说，重点是提高操作人员的水平，认真做好维护保养工作，从而保证电器设备正常使用，在煤矿井下生产中做到高效、安全。

2.4 采用电子保护

随着采煤技术的不断发展，井下供电系统短路保护的灵敏度的要求也变得越来越高，采用电子保护措施对井下供电系统短路保护是很有效的。为了提高煤矿井下供电系统短路保护的可靠性，可以采用空心的互感器作为供电系统的传感器，使用复合式的电源来保障近端短路时电源正常工作是非常必要的。

3 结语

本文对煤矿井下供电系统短路保护方法进行了探讨，短路保护存在的主要问题进行了分析。关于井下供电系统短路保护提出了几点建议，主要是加强技术培训，关注跳闸电器的作用，加强电器设备维修保养，采用电子保护。随着矿井供电技术的发展，煤矿井下供电系统的短路保护措施也会越来越完善，将为煤矿井下的安全生产和矿工的生命安全保驾护航。

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