煤矿电气设备与供电系统的保护

1、 煤矿电气设备与供电系统的保护 0 引言 在煤矿生产中，井下煤矿的电气设备和供电系统的爱护大多采纳继电爱护装置，随着计算机技术、微电子技术、信息技术、网络通信技术的不断进展，智能爱护系统已经研制胜利，在硬件方面，采纳具有强大数据处理力量的DSP微处理器，低功耗可编程规律芯片和高集成度的专用芯片，使整个系统的牢靠性有很大提高，从而保证了生产质量。 1 井下常见的爱护类型 由于井下的环境较特别，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、煤尘爆炸危急的场所；后者具有防爆和隔爆性能，适用于有瓦斯、煤尘爆炸危急的场所。同时，电气设备按工作电压凹凸分为低压电气

2、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，对其爱护是保证牢靠性工作的关键。目前，过流爱护、漏电爱护和接地爱护是井下的三大爱护。 1.1 漏电爱护 当电网绝缘电阻小于肯定数值时，人触及后会产生触电危急，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、煤尘的危急。因此在井下供电系统中必需装设漏电爱护装置实现绝缘监视、漏电爱护以及补偿流过人身的电容电流的作用。按其实现爱护功能分为无选择性漏电爱护和有选择性漏电爱护。 1.1.1 有选择性漏电爱护 采纳零序电流爱护原理。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

3、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。其装置与分路开关协作使用，其优点是削减停电范围，易于查找故障线路，因此被广泛地使用。 1.1.2 无选择性漏电爱护 采纳附加直流电源的爱护原理。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协作使用。其缺点是停电范围大，不易推断漏电线路，但结构简洁、工作牢靠；故仍在使用。 1.2 过流爱护 电火灾产生的主要缘由是电网的过电流，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。所以过

4、流爱护包括短路爱护和过载爱护。 1.2.1 过载爱护 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缘由许多，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。过载爱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爱护的动作值。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，

5、使执行机构动作，切断主回路电源，同时发出过载信号。过载爱护可由电磁式继电器、电子式继电器和热继电器实现。 1.2.2 短路爱护 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。短路爱护的动作时间要短，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爱护。 1.3 接地爱护 在正常状况下，电气设备的金属外壳及架构不带电，但假如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平安极限

6、沟通电流值为30mA，因此要通过接地爱护限制通过人身的电流使其在极限电流之内。爱护接地的关键是将爱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平安极限电流，达到削减触电危急的目的。 2 煤矿爱护装置 继电爱护装置是一种能反应系统故障和不正常状态，并准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爱护装置，但由于煤矿系统中正常工作电流和短路电流不断增大，熔断器已不能满意选择性和快速性的要求，继电器和接触器是目前应用较广泛的爱护装置。继电爱护装置分类繁多其基本结构主要包括以下几部分。 2.1 现场信号输入装置 现场信号送入继电爱护装置一般要进行

7、必要的前置处理，如采纳光电隔离技术，消退干扰信号；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。 2.2 测量装置 它是检测经现场信号输入电路处理后与被爱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，依据比较结果给出是或非，即0或1性质的一组规律信号或电平信号，经推断确定爱护是否启动。 2.3 规律推断装置 它是依据测量部分各输出量的大小、性质、规律状态、输出挨次等信息，按肯定的规律关系组合、运算，最终确定是否应当是断路器跳闸或发出信号，并将有关命令传给执行部分。常用的规律一般有与、或、非、延时、记忆等功能。 2.4 执行装置 它是依据规律推断部分送来的出口信号，完成爱护装置的最终任务，主要负责爱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，以使继电爱护装置能牢靠地工作：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，正常时不动作的抱负状态。 3 结束语 要想搞好井下电气平安，电气设备和供电系统的爱护是基础，同时每个矿井必需明确