煤矿电气设备保护.pdf

第1 1 卷第7 6 期 2 0 1 0 年7 月 建筇瞳朋装饰 B u il d in gM a t e r ia l sa n dD e c o r a t io n s V 0 1 1 1 N 0 7 6 J u l y ，2 0 1 0 文章编号：1 6 7 4 3 0 2 4f 2 0 10 ) 0 7 - 0 0 7 8 - 0 2 煤矿电号设备 邵兴华 保护 ( 中电投蒙东能源集团煤矿建设工程管理分公司，内蒙古蒙东0 2 9 0 0 0 ) 煤矿安全生产中，煤矿供电保护具有非常重要 的作用。煤矿的电气设备和供电系统的保护一般采 用继电保护装置，随着科学技术的发展，特别是计 算机技术、微电子技术、信息技术的不断发展，智 能保护系统已经开始应用。在硬件方面，采用具有 强大数据处理能力的D S P 微处理器，低功耗可编 程逻辑芯片和高集成度的专用芯片，使整个系统的 可靠性有很大提高。 1 煤矿保护装置及其原理 继电保护装置能反映系统故障及不正常状态， 并及时动作于断路器跳闸或发出信号的自动化设 备。熔断器、继电器和接触器等都可以用于保护装 置，由于煤矿系统中正常工作电流和短路电流不断 增大，熔断器已不能满足选择性和快速性的要求， 继电器和接触器作为应用较广泛的保护装置。继电 保护装置基本结构主要包括以下几部分。 ( 1 ) 现场信号输入部分。现场信号送入继电保 护装置一般要进行必要的前置处理，如采用光电隔 离技术，消除干扰信号；电平转换电路使低信号变 为强信号易于处理；低通波除高频信号及纹波电压 等，使继电器能有效地检测各现场物理量。 ( 2 ) 测量部分。它是检测经现场信号输入电路 处理后与被保护对象有关的物理量，并与已给定的 设定值或自动实时生成的判据进行比较，根据比较 结果给出“是”或“非”，即“0 ”或“l ”性质的一 组逻辑信号或电平信号，经判断确定保护是否启动。 ( 3 ) 逻辑判断部分。它是根据测量部分各输出 量的大小、性质、逻辑状态、输出顺序等信息，按 一定的逻辑关系组合、运算，最后确定是否应该是 断路器跳闸或发出信号，并将有关命令传给执行部 分。常用的逻辑一般有“与”、“或”、“非”、 “延时”、“记忆”等功能。 ( 4 ) 执行部分。它是根据逻辑判断部分送来的 出口信号，完成保护装置的最终任务，主要负责保 护装置与现场设备的隔离、连接、电平转换、出口 跳闸的功率驱动，以及现场设备状态信息的返回 等，以使继电保护装置能可靠地工作：电气设备和 电力设备发生故障时跳闸，不正常运行时发出信 号，正常时不动作的理想状态。 ( 5 ) 井下有关保护及其实现方法。目前，过流 保护、漏电保护和接地保护是井下的三大保护。 2 煤矿电气设备的保护 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和高压电气设备，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。 2 1 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，同时还存在漏电火花引爆瓦 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 有选择性漏电保护和无选择性漏电保护。 ( 1 ) 有选择性的漏电保护，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 第7 期邵兴华：煤矿电气设备保护 7 9 减少停电范围，易于查找故障线路，因此被广泛地 使用。 ( 2 ) 无选择性漏电保护，采用赚肋目直流电源 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 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、过载引起的，因此防止电火灾方 法就是防止过流的产生。 ( 1 ) 过载保护。过载是指电动机的运行电流或 电气设备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 ) 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 3 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