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电气设备保护装置在煤矿供电系统中的应用

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  摘要:在煤矿的正常生产过程中,煤矿供电设备及电气设备的应用对矿井安全生产意义重大,合理使用电气设备保护装置也是提升整个矿井安全生产效率的有效手段之一。
  关键词:煤矿;供电系统;电气设备;保护装置
  由于我国目前的大多数矿井的井下环境较为复杂,因此井下的电路应当以双回路为主。而对于供电系统需要保证其整体的可靠性,保证能够提供连续、满载及过载条件下的供电,也应当考虑工作人员的人身安全及设备安全。
  现阶段井下的电气设备包括矿用防爆型电气设备及一般型电气设备,其中,一般型电气设备虽然也能提供保护功能,但其自身不具备防爆的能力,一般仅用于井下变电所、进回风巷、井底车场等位置;矿用隔爆型电气设备能够同时实现隔爆及保护的功能,一般用于矿井的进风巷、回风巷等区域内,能够有效保证矿井的安全高效生产。
   1 矿井电气设备及供电保护的功能
   1.1 防止火灾
  设备与电线之间很容易出现短路的情况,当设备长期工作时会导致线路中的电流增加,随之体现为线路温度的升高,最终引发火灾、瓦斯爆炸或煤尘爆炸事故。有时,大概线路接头接触不良时也会导致线路电阻增加而使温度上升引发相应的事故。为有效降低事故的发生概率,需要合理选择适合生产要求的电气设备及对应的线路,加强日常检查力度,尽量避免出现短路或过载的情况,在设备中安装保护装置以提高设备整体的可靠性及灵敏性,从而有效防止矿井火灾的发生。
   1.2 防止漏电
  井下含水量较高,相对湿度一般可达95%,而在这种潮湿环境下作业,设备很容易出现漏电的情况。而当线路是以悬挂的状态布置于巷道中时,电缆更容易出现变形等情况。因此,为保证井下设备的安全运行需要在线路中安装对应的电气保护装置,当线路出现漏电等情况时能够及时监测、报警,实现保护功能。关于漏电保护主要包含选择性及非选择性两种,主要特征包含以下几点:1选择性漏电保护工作原理为零序电流保护原理,井下的电路大多属于三相电流,而其中的两相是对称型分布,电流属于零相位且没有电流的输出。当线路出现故障时,不对称一侧的电流不再是零相位,二次级一侧有电流的输出,这种装置可以在一定程度上减少漏电范围,线路的监测更为便捷;2非选择性漏电保护的工作原理为附加直流电源保护原理,通过外接电源实现相关功能,直流电流的变化通过绝缘电阻回路监测实现。这种保护装置一般结合低压馈电开关实现保护功能,整体操作简便,但短路后影响严重,大规模断电后给监测故障位置造成了很大的难度。
   1.3 防止过流
  过载一般是指电气设备的实际工作电流大于其额定值,一般不应当超过额定值的1.5倍。此外,设备的过载原因大多是由于操作时的电压较低、负荷较大等情况而导致。当设备处于过载时,会使线路的温度升高而引发火灾。一般来说,过载时间与过载电流与有直接的相关性,过载的程度越大,其设备出现故障的可能性也就越高。这种情况下可以通过安装继电保护装置实现设备保护。当设备以及线路出现破皮的情况时会出现短路的情况,这种短路可以使瞬间电流增大到原有额定电流的几十倍,损坏设备及线路,引发火灾甚至瓦斯爆炸,这种情况应当增加专用的短路保护装置,要求保护时间短且动作要快。
   1.4 防止电气设备故障
  煤矿井下的爆炸事故很多是由于电气设备的故障造成的。因此,电气设备自身应当避免出现电火花以及火弧,在瓦斯、煤尘浓度较高的区域应当使用矿用隔爆型电气设备,设备的外壳要有一定的抗爆强度,发生事故时不会发生变形,能够有效实现整个设备的安全保护。
   2 供电系统保护装置
  在矿井的实际生产过程中,当设备出现故障以及运行不正常的情况时,继电保护装置便会发生作用。设备故障时,继电保护装置能够发出断路信号,避免设备出现严重的损坏。其中,断路器、接触器等各种设备都能够作为矿井常用的电气系统保护装置,熔断器在一般的工作条件下能够起到保护的作用,但当电流突然增大时则保护作用失灵,接触器与继电器在矿井的应用相对来说较为广泛。而电气设备的保护装置一般包括以下几个部分:
   2.1 输入设备
  关于电气设备保护装置的运行,首先需要向设备输入对应的现場工作信号,这一工作过程一般采用光电隔离技术,能够有效避免干扰信号对整体信息传输的影响,同时能够将较低的信号转换为较高的信号,使继电器对于现场设备合理控制。
   2.2 测量及逻辑判断设备
  当信号输入后需要对相关物理参量进行比对,与标准值比较之后判断设备是否处于正常的运行状态,从而给出是或非的比较结果。这种信号对后续的判断会有决定性的作用,能够经过这一判断来决定是否需要启用保护设备。根据测量得到的数据对其进行顺序及逻辑状态的排序,随后对保护装置的信号进行确认,传输相应的命令信号。
   2.3 执行设备
  测量及判断结束后,需要对相应的命令进行执行以实现保护的目的,这一操作主要是对装置实行现场保护,主要为及时完成跳闸等操作。当设备调跳闸时能够及时发出故障信号,正常时不工作。
   3 结语
  井下电气设备的安全工作对于整个矿井极其重要,其中电气设备及供电系统的合理保护,是整个电气设备保护的基础。各个矿井都应当由专职人员负责这一部分的管理工作,保证各项操作能严格按照操作规程执行。
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