摘要：煤矿生产特殊的工作环境，决定了井下供电系统的特殊性。随着现在城市电缆电路的进一步增多，单纯地采取中性点经消弧线圈接地方式很难彻底消除接地故障点的电弧。文章就目前煤矿电气控制系统保护接地问题进行了探讨，包括电控系统失控和漏电引爆雷管等问题，并从实现接地智能化、完善漏电保护装置和加强保护接地措施等方面阐述了煤炭开采中电气控制系统及保护接地的完善方式，为后期实现煤矿电气设备有效运行奠定基础。
关键词：煤矿；电气控制系统；保护接地；问题
1 引言
电气自动化控制系统已经深入煤矿生产的每一个环节，并取得良好的应用成果。煤矿生产离不开数字处理与风险预测，这需要专业的控制装置，而嵌入式PLC自动电气控制系统能够适应各种恶劣环境，因此在煤矿工业领域得到十分广泛的应用。本文立足于煤矿电气自动化系统，深入研究优化电气自动化控制系统的方案，从而提高系统的稳定性。
2 煤矿电气自动化控制系统
2.1 PLC控制器
PLC控制器作为自动化的控制设备能够用于煤矿生产电气设备的控制工作。煤矿生产电气控制系统主要采用PLC（可编程控制器）支持煤矿生产电气设备的整体运作。一般来说，自动化煤矿生产电气设备的PLC可编程控制器主要由CPU主站单元、数字量输出模块、拟量输出模块、特殊通讯模块、数字量输入模块及模拟量输出模块六大部分组成。主站单元CPU处理器增加了输出点，从而方便系统直接对煤矿生产电气设备进行控制。此外，扩展单元将煤矿生产电气设备分为上下部分，配置16点数字输出模块，从而增强电气控制系统对电气设备损坏报警系统等部分的控制，增加数字信号的交换频率，在低成本的基础上实现高性能的煤矿生产设备电子控制系统构成，控制执行元件工作的时序，从而达到理想的煤矿生产效果。
2.2 信息采集系统
采集信息是PLC的主要功能，作用于煤矿电气自动化控制系统核心部分。通过通讯模块，将矿井下情况的信号以参数的形式传送至可编程控制器中，并根据煤矿生产的电气设备的实际运行的情况进行风险评估，以便在突发情况发生时及时反馈给相关技术人员。另一方面，能够通过主从站之间的信息交换，实现人机交互的工作状态，不断将运行信息以声光的方式发送，可以进行连锁保护，这是电控系统本身具有的一个重要功能。
3 煤矿电气控制电路发生故障的危害
3.1 漏电引爆雷管
在煤矿生产中采掘作业常常会遇到质地坚硬的煤层或岩层，造成采煤机难以向前推进，需要进行雷管爆破来保证正常开采进度。但是由于采矿作业工序复杂，会用到管道、轨道、输送机等多种设备，为了确保作业活动顺利开展，雷管爆破所用导电体通常沿轨道铺设，爆破过程中现场如果产生杂散电流，管道、轨道及输送机等导体与大地之间就极易形成强烈的电位差，对现场人员和设备造成极大的安全威胁。假设采掘巷道内轨道绝缘，杂散电压就会不断升高直至可能引爆雷管，这对现场作业来说无疑是极大的安全隐患。
3.2 电控系统失控
在煤矿整个开采过程中，电气控制系统属于一个基本性控制系统，即可以通过电气控制系统，实现对煤炭开采设备的远程控制，同时控制着整个开采过程的正常运转。在这种情况下，一旦电气控制系统或控制电路出现故障，必然会使其连接的电气设备出现故障，很容易造成煤炭开采过程的不正常运转，中途停车甚至发生安全事故。
4 煤矿电气控制系统及保护接地问题控制分析
4.1 煤矿开采中接地方式分析
（1）保护接地。保护接地，即在电气设备遭受外界干扰时，为避免系统损害而设置的一种安全接地模式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前这种接地方式被广泛用在煤矿机电设备的安全防护系统中。它可将电气系统中不带电的金属部分与地面形成导电连接，当在不带电金属部分由于设备漏电而带电时，可防止人或设备受到安全威胁。（2）工作接地。工作接地目前常用在煤矿电气设备安全防护系统中，用于保护机电设备的性能不被外界干扰因素破坏。具体来说，工作接地能够确保在外部环境中工作的测量仪表始终维持精确的精度，可实现对矿用机电设备的动态管理，从而确保设备性能稳定。
4.2 防雷接地
由于矿区作业一般处于野外，遭受雷击风险较高，一旦发生将会使机电设备造成危害，而设置防雷接地可实现将雷电通过避雷针、避雷带、避雷网和消雷装置等引入大地，使其煤炭设备及生产过程免受伤害。
4.3 通过低压电网加强电气防爆
以往，煤矿企业常常采用“点”式电气防爆设计。这种传统设计虽然可确保防爆点相互独立，但整体防爆功能较弱。建议安装快速断电装置以达到整体防爆效果。在电力系统中装配快速断电装置，可使其与矿井现有电气安全设计有机整合，构成一套全方位、立体化的防爆结构。在电气系统突发故障后，可依靠快速断电装置将故障线路断开，保障其他电缆线路不受干扰。该装置由快速断电真空反馈开关、快速断电移动变电站等部件组成。它在煤矿电气系统中的应用，能够有效提高故障电网的断电效率，从而确保在未出现明火之前将线路快速切断，避免明火引起瓦斯爆炸。从安全角度来讲，快速断电装置能够为煤矿的生产活动提供更多安全保障。
4.4 实现保护系统的智能化控制
在中国科学技术的发展促进了保护系统的智能化发展。这些年来，逐步采用智能化改造低压电网的挖掘，同时，微电子技术实现功率检测与保护中的应用，并逐渐向智能化发展，以提高电气控制系统的可靠性提供了有效的技术支持。智能电气控制系统中的应用也使得故障也可以应对各种威胁，并直接显示各支路的电流、电压、功率消耗的指标，可以更好地实现计算机监控和保护，提高电力系统运行的安全性和效率。
4.5 低压电网的“全方位”防爆
以往煤矿多采用“点”式传统电气防爆设计，无法达到整体防火防爆效果。现代煤矿电气防爆设计要求构建一套具有整体防火防爆功能的低压电网的“全方位”防爆体系。早在20世纪，我国就成功研发了具有国际水准的快速断电装置，如各种快速断电真空馈电开关、快速断电移动变电站等电源开关组合装置等，这些装置在煤矿、电力等工业领域得到了广泛应用。这种装置的特点是能够在出现明火前将故障电源及时切断，避免了故障危害进一步蔓延。但是由于电气系统中装有储能元件，即时切断故障电源，仍不能保证故障点不会出现电弧或明火。因此，在电气故障维护中必须根据电动机反电势的产生及衰减规律来彻底解决能量吸收的问题，以期使快速断电技术进一步完善。
5 结束语
随着煤矿供电设备的升级改造，电气自动化控制技术将在煤矿生产中发挥重要作用，对电气设备的检修与维护工作就变得更加重要。工作人员应该不断强化设备巡视及运行分析工作，利用带电检测等手段，加强对运行设备的监视。每季度定期开展电气设备运行分析，制定切实可行的整改措施，并发布设备运行分析报告和评估结果，为煤矿生产活动的顺利进行提供更可靠的保障。
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论文作者:潘帅,史小军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/19
标签：煤矿论文; 电气论文; 控制系统论文; 电气设备论文; 系统论文; 装置论文; 故障论文; 《电力设备》2017年第13期论文;