浅论供电系统基于煤矿供电体系和电气设备保护初探

论文导读：mA，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。5煤矿安全规程6规定：接地网上任一保护接地点的接地电阻不得超过28。同时，主接地极与辅助接地极之间的距离应不小于5m。2.2
【摘 要】电气设备与供电系统保护对于煤矿安全生产至关重要，目前，井下的主要保护方法有接地保护、漏电保护、过流保护以及其他保护。文章对这些保护方法进行了探讨。
【关键词】煤矿供电；电气设备；保护
1 保护装置及其原理
继电器是煤矿供电系统中比较常见的电气设备保护装置。在煤矿的供电系统中广泛的采用继电器作为保护装置能够及时的对相应的电气异常以及设备故障做出反应，对相应的故障设备进行隔离，或者是及时的发出告警，能够尽可能的降低电气设备故障带来的损失。
随着科学技术的不断发展，供电设备保护装置中开始大量的采用的相应的技术以及智能化的设备，使得煤矿供电系统朝着自动化的方向发展。在煤矿的实际工作当中由于电流不断的增大，使得继电器在供电系统中的使用十分的广泛，继电器具有比较多的类型，但是其基本的结构主要包括一下几个方面：

1.1 现场信号输入部分

将电路中的相关情况的信号进行相应的处理，然后再传送给继电保护装置，从而使继电器能够对电路当年的情况进行相应的了解。

1.2 测量部分

继电器实现已经设定了一定的参数，对电路中的情况进行测量和检测，并且和预设的值进行比对，发现超出某个范围则采取相应的动作。

1.3 逻辑判断部分

根据比对的结果进行相应逻辑判定，然后发出相应的动作信号，然后由执行机构进行执行。
2 井下有关保护及其实现方法
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（工作在交流1200 V或直流1500 V以下的电气设备）和高压电气设备（工作在交流1200 V或直流1500 V以上的电气设备），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，对其保护是保证可靠性工作的关键。目前，接地保护、漏电保护和过流保护是井下的三大保护，还有其它保护如：过压保护、欠压保护、失压保护和闭锁功能等。

2.1 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，而且我国规定触电的安全极限交流电流值为30mA，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。5煤矿安全规程6规定：接地网上任一保护接地点的接地电阻不得超过28。同时，主接地极与辅助接地极之间的距离应不小于5m。

2.2 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，同时还导致人身触电和漏电火花引爆瓦斯、煤尘的危险。因此在井下供电系统中必须源于：毕业设计论文www.7ctime.com
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。

2.1 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。

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。

2.3 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、过载和断相引起的，因此防止电火灾方法就是防止过流的产生。所以过流保护包括短路保护、过载保护和断相保护。

2.3.1 过载保护

过载是指电动机的运行电流或电气设备的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。引起电动机或电气论文导读：保持、停止，就具有失压保护作用。2.4.4闭锁功能它是实现系统安全可靠工作的重要部分之一。常用的闭锁有漏电闭锁、机械闭锁、风电闭锁等。漏电闭锁采用附加直流电源检测原理实现，在隔爆真空型电磁启动器、低压馈电开关中经常使用；高压配电箱设有机械闭锁装置以保证安全；风电闭锁功能是由分路馈电开关与风机的控制开
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。

2.3.2 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。

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，就应能自动切除电源而停止工作，以免损坏电动机以及机械设备。过电压的保护方法是在线圈两端并联一个电阻、电阻串电容或二极管串电阻等形式，以形成一个放电回路，从而实现过压保护。

2.4.2 欠压保护

其采用鉴幅式保护原理。电动机或电器元件在有些应用场合下，当供电系统的电压降到额定电压的75%时，就应能自动切除电源而停止工作，以免损坏电动机以及机械设备。欠电压保护方法不仅可以采用接触器和按钮控制方式，还可以采用低压断路器或专门电磁式电压继电器进行欠压保护。

2.4.3 失压保护

电气设备在正常工作时，如果因为电源电压的消失而停止工作，那么在电源电压恢复时，电气设备的自行启动或投入工作将造成人身事故或设备损坏。对供电系统来说，许多电气设备同时启动和工作，也会引起不允许的过电流和过大的压降，而热类电气设备可能引起火灾。为防止电压恢复时电气设备的自行启动或投入工作采用接触器和按钮控制电动机的启动、保持、停止，就具有失压保护作用。

2.4.4 闭锁功能

它是实现系统安全可靠工作的重要部分之一。常用的闭锁有漏电闭锁、机械闭锁、风电闭锁等。漏电闭锁采用附加直流电源检测原理实现，在隔爆真空型电磁启动器、低压馈电开关中经常使用；高压配电箱设有机械闭锁装置以保证安全；风电闭锁功能是由分路馈电开关与风机的控制开关配合使用实现的，将风机的控制开关的常闭触点接入分路开关的CPU回路，实现对分路开关的控制。
3 结语
随着科学技术特别是网络信息技术的不断发展，煤矿企业也越来越重视对高科技的应用，尤其是智能型的电气设备与供电系统的应用更是非常广泛。采用PLC、液压技术和智能电气设备的结合，使整个系统的可靠性和安全性将会得到进一步的提高和改善。
参考文献：
王红俭，王会森.煤矿电工学[M].北京：煤炭工业出版社，2005.
李晓阳.煤矿井下供电系统研究[J].中国高新技术企业，2010（04）.
作者简介：
谢国朝（1984-），2008年毕业中国矿业大学电气及自动化专业，现工作于山西煤炭运销集团忻州有限公司。