关键词：煤矿供电；设备；电气保护技术
煤矿生产安全直接关系到我国社会经济发展的稳定安全，但由于煤矿开采作业大多在地下环境进行，必须通过供电系统为开采机械设备提供动力及照明;而矿井的封闭性较高，一氧化碳等有毒、有害气体超过规定值，就会严重影响供电系统的运行，进而威胁到作业人员的人身安全，给煤矿企业造成重大的经济损失。因此，煤矿企业必须高度重视供电安全问题，全面分析供电事故原因，并采取有效的防治对策来提高煤矿供电的可靠性以及安全性，从而为企业创造更大的经济效益和社会效益。
安全生产是煤矿企业生产经营的重要基础，但由于很多煤矿需要在地下空间开展开采作业，不仅作业环境条件较差，而且还存在瓦斯、一氧化碳、煤尘等高危安全隐患因素，严重威胁了供电系统的运行安全。因此，煤矿企业要充分认识供电安全的重要性，对影响供电安全的各种因素要进行全面的分析，并采取有效对策以确保煤矿供电系统的安全运行。
科技水平的不断进步，使得人们对煤矿资源开发建设的安全稳定需求越来越大。然而，受煤矿作业环境特殊原因影响，供电设备的安全性很难得到稳定保障。为此，煤矿供电系统建设者应对设备运用的电气保护技术情况进行分析，即在明确问题产生原因前提下，对电气保护技术进行具有适用性与针对性的优化控制。如此，经过更新调整的电气保护技术就能更趋效用的作用于煤矿供电设备。因此，研究人员应将其作为重点科研对象，以为煤矿供电设备的运行提供一个安全可靠的环境条件。
1 煤矿供电设备电气保护的重要性
科学技术与电气技术的发展，为煤矿企业的发展带来了极大的变化，衍生出了很多先进的电气生产设备。为了确保煤矿企业的高质量发展，应该对供电设备和电气系统定期开展检修和安全保护试验。供电设备在开展煤矿生产运行的过程中，自身就存在很大的危险性，很多现代化供电设备都是自动化操作的，人为干预因素相对较少，若在设备运行当中一个环节出现问题，就会造成整个系统瘫痪，轻则影响煤炭企业日常生产，重则造成整个供电系统瘫痪、设备损坏、人员伤亡，对企业的声誉与经济效益带来了极大影响。所以在实际运行时，应该定期严格开展电气设备安全检修与维护，在实现电气设备协调操作的基础上，确保整个电气设备运行系统的安全，及时避免故障和安全问题的出现，实现煤矿企业的安全及经济效益最大化。
2 煤矿供电设备电气保护要求
2.1 可靠性
煤矿供电设备的可靠性是供电设备安全运行的根本基础。在煤矿生产过程中，想要切实有效地确保安全生产、高效生产，就应该注重电气设备的可靠性与稳定性，避免设备安全事故的出现。要结合供电要求标准，开展有针对性的煤矿供电设备保护工作，避免出现煤矿供电设备安全问题，保障煤矿生产的稳定性和安全性。
2.2 安全性
安全是保障煤矿供电设备高效运转的基础，并且因为煤矿开采工作一般都是在地下开展的，环境相对比较特殊。地下还存在瓦斯、煤尘等，都容易与电发生爆炸反应（供电系统故障产生的电火花都会导致易燃易爆气体及颗粒造成爆炸事故，所以在开展电气设备安全管理当中，更需要谨慎，避免造成爆炸或者触电等危险，要严格把控其安全性。
3 煤矿供电设备存在的问题
很多煤矿企业存在电源供电系统设计不合理现象。基于经济利益，煤矿企业在扩大生产的过程中没有顾及到电路供电系统改造。电力设备不断增加，煤矿生产耗费的电能越来越多，却缺乏与之匹配的电能系统支持，导致煤矿电力设备在用电过程中出现用电漏洞。缺乏安全的用电环境，给井下作业造成了安全隐患，对煤矿工人的生命安全形成了威胁。煤矿作业很大部分属于井下作业，在恶劣的矿井环境中，电路极易受外界环境腐蚀影响发生故障，对供电设备保护不善容易缩短电气设备的使用寿命，影响矿井供电系统的正常供电和开采，还可能加大电能消耗，在矿井设备发生故障时引发重大安全事故。此外，很多煤矿企业缺乏安全意识，一味追求产量，忽视对供电设备的安全防护和管理，期望一次性投入的电气化设备系统能够使用终身，忽略了对电气设备的后期维护，加大了设备出现故障的可能性。因此，在煤矿生产过程中，管理者要重视对电气设备的维护，强化设备安全运行，确保供电线路符合《规程》相关规定，做好地面供电线路、防爆电气设备以及井下电网过流、短路保护等的安全检查。
4 煤矿供电设备的安全防护
4.1 系统化设计煤矿供电系统
矿井供电系统主要由煤矿地面变压器、配电装置和供电线路等将电源输送给中央变电所，再经过变配电及其供电线路送至电气设备。缺乏系统化的煤矿供电系统，易在用电过程中出现漏电现象，进而引发瓦斯、煤尘爆炸或造成人身触电，给煤矿企业带来损失。因此，要加强对煤矿供电系统的系统化设计，尤其是其过流保护、漏电保护和接地保护3大保护，确保为生产作业提供稳定、可靠与安全的供电。
4.2 采用综合保护装置
在煤矿开采不断发展的过程中，对其供电设备的安全防护措施也在不断创新。有些变电站开始使用综合自动化系统即综自系统，成为保证煤矿供电安全和经济运行的重要技术手段。矿井作业环境较差，设计采用新型综合保护装置时，要根据井下作业环境具体分析，采用性能稳定、体积小、方便维修的新型供电保护系统。根据矿井电气设备保护的相关规定，井下电力网的短路电流不得超过其控制用断路器的开断能力，井下配电网路必须具有过流、短路保护装置，并用该配电网路的最大三相短路电流校验开关设备的分断能力、稳定性能以及电缆的热稳定性。现在广泛应用于各变电站的在集散式综合自动化系统能通过计算机手段实现对电路设备的监控和保护，提高供电效率的同时减少运行压力，具有管理集中和控制分散的特点，为员工的人身安全安全奠定了基础。在针对煤矿环境设计变电站综合自动化保护装置时，设计单位和相关专业技术人员要对变电站综合自动化系统发展史和该矿地发展趋势有清晰的认识，才能在投入使用时真正实现自动化的供电设备保护。
4.3 强化对供电安全的重视和管理
管理人员对供电设备状态的重视程度十分重要，直接影响检修人员对待工作的态度。加强对煤矿供电设备的安全防护，需要领导和管理者提升对供电设备安全性的重视程度，从而对生产线实行全方位管理。在供电保护和日常生产过程中，供电设备和用电设施必须依照规范使用，严格按照煤矿生产要求进行，建立岗位责任制并具体化到每个管理环节的负责人。各项与电力操作相关的工作，都需经过审核确定安全后方可操作。定时检修，加强对供电设备系统性的安全检查，保证矿用电气设备和供电线路符合《规程》相关规定。安全监控装备符合要求以及井下设备检修和停送电作业按章操作，发现故障后及时维修，杜绝安全隐患;出现电路问题时立即停止生产，启动设备应急办法，以员工的生命安全为重。只有管理者认识到安全供电的重要性，操作人员才会重视按规作业，才能在保证供电设备在安全的环境下顺利完成生产工作。
5 煤矿供电设备电气保护技术的作用
5.1 高压防爆配电保护
纵观我国当前煤矿井下综采工作，在井下电气变电所当中都设置了高压防爆配电保护措施。这些设施主要以PB系统和BGP系统为主。在供电设备运行通过电流时，高压漏电绝缘监视脱扣器便会开始运转，针对执行机构开展保护。针对机械弹簧式机构来说，在对供电设备开展高压防爆配电保护时，自身具备不确定、不稳定、容易老化等诸多特点，存在一定程度的劣势。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆随着我国高压防爆配电保护技术不断发展和进步，在煤矿安全生产的过程中，人们开始使用了综合保护器、电能计量装置等供电设备。这种配电装置具有过流、漏电监视等作用，可以第一时间检测出电流状态和电气设备运作情况，保障了煤矿供电设备电气保护安全。
5.2 高压开关柜设备电气保护
煤炭生产当中所使用到的地面变电站、矿井中央变电所的总保障便是高压开关柜设备。高压开关柜设备是通过电磁感应的手段，及时监控并且保护电气设备瞬间短路、漏电、过载等现象。高压开关柜设备使用方式比较简单，工作性能较强，可以有效满足煤矿供电设备的安全保护要求。高压开关柜设备由继电器、电流、电压互感器、断路器等内容(元器件)构成的。但是在现代科学技术不断发展和进步的当下，电力系统的保护方式和机构出现了变化，保护供电器设备所使用的电气保护装置已经朝着电磁吸引柱塞式、电磁感应式、集成电路式、数字式等继电器方向发展。电气保护装置这种发展在传统模式的基础上，有效提升了煤矿供电设备电气保护的安全性与稳定性。
5.3 煤矿低压供电设备的电气保护
煤矿井下低压设备的电气保护装置大多作为插件安装在开关设备内部，与主回路电器配合完成保护功能。大量的低压开关中使用有dr3电子脱扣器、jdb、abd8电机综合保护器、dzzb综合保护器等，目前低压设备的保护装置也逐步普及微机综合保护器，有效保证了供电系统的安全稳定运行。
5.4 变电站新型综合保护装置
在我国煤矿电气设备不断发展和进步的当下，很多煤矿在生产的过程中，积极引进了变电站新型综合保护装置。当前电气控制与保护装置，已经从热电磁成功转型到了智能化系统设备，并且微机保护得到了普遍运用。
5.5 加强接地保护
缺乏接地保护的情况下，工作人员触及带电外壳时，电流经过人体流入大地形成回路，可能引发人员触电身亡。应当安装接地装置，在主、副水仓各埋设一块耐腐蚀的主接地极，将其与接地导线焊接，连接好接地母线和导线。要加强检查，相关维修人员应当保持每周不少于一次的全面检查，发现问题时及时记录并报修。每次安装或移动电气设备后，也应详细检查电气设备接地装置的状态，随时加强检查。每年每季度应至少详细检查一次主接地极和局部地极，测定其电阻值。一般井下总接地网接地电阻有专人至少每季测定一次。新安装的接地装置投入运行前需要测定其电阻值并做好测试数据记录。而在有瓦斯爆炸或煤尘爆炸的危险矿井内测定接地电阻时，要使用本质安全性接地摇表测量。
5.6 低压供电设备保护技术
煤矿企业的低压供电设备与一般的低压配电系统相似，由配电变电所、高压配电的线路、低压配电电路及其相应的控制保护设备组成。目前，低压智能配电房通过一体化的终端实现配电房的自动化监控运维，集保护、控制、状态监测及线路功率优化分配等功能于一体，在开关柜及相关机电系统的配合下，在配电控制室就能完成低压配电房的自动化管理，具有在单台配变出现故障时转供部分负荷解决问题的优势。在加强煤矿供电设备的过程中，可以在总开关处安装检漏继电器装置，在馈电开关中配置漏电保护系统，形成有筛选性的漏电保护系统。当供电设备总开关或单个供电设备开关出现问题时自动关闭电路，及时停止供电，即智能开关。这种低压防漏技术能够及时避免用电故障造成的危害，充分验证矿井供电设备技术保护措施的有效性。
5.7 煤矿供电铺筑设备与智能控制的结合
将自动调节与控制提供最佳的技术环境。即采用智能视频监控，使机房内不同设备的运行使用，均处于全天候的监视状态，进而提高供电系统的安全性。这里应用系统层、线监测层以及数据采集平台，组成的综合监控平台，能够实现数据信息的上传，一个格式的数据转化等功能，进而完成全景数据平台构建。如此，应用系统层，就可根据全景数据平台，来对数据进行统计分析，以判断电气设备的运行故障。
5.8 构建全景数据信息监测和数据平台
此过程，数据记录模块的设置，应将为系统提供数据回收与模块使用等功能，作为目标。即将数据文件发送至全景数据文件FTP服务器上，并根据SCADA生成的数据文件完成数据记录模块的建设。这里的全景数据，就是对供电系统数据进行一系列的分析处理。即以表格与曲线形式，来将EMS与DTS提供的不同时间数据表现出来。
结语
煤矿供电设备电气保护技术是保障我国煤炭企业稳定生产的根本基础。在实际开展煤矿供电设备电气保护的过程中，煤炭企业应该注重煤矿供电设备电气保护工作的重要性，坚持煤矿供电设备电气保护原则，科学合理地创新原有的煤矿供电设备电气保护技术，使其不断进步和完善，切实为我国煤矿安全生产打下良好基础保障。由于煤矿生产的特殊性，有很多因素会直接影响其供电安全可靠性，因此煤矿企业要积极采用先进的技术设备，对供电系统结构以及继电保护系统进行优化和改进，并通过动态监测系统及时掌握供电系统的实时运行状态，以确保供电系统的运行安全。
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论文作者:刘洪刚
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第23期
论文发表时间:2020/1/9
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