摘要：煤矿安全问题一直是煤矿企业的关注重点，尤其是煤矿井下的供电安全更为重要。在煤矿井下的供电系统中，偶尔也会出现短路的现象，所以短路保护作为保证煤矿井下安全供电的其中一种保护方式，对于煤矿的安全生产和保护矿工的生命安全方面的作用不容小觑。主要对煤矿井下常用的短路保护方法进行阐述，同时提出相应的供电系统短路保护方面的几点建议。
关键词：煤矿井下；供电短路；保护对策
引言
短路保护是确保井下生产安全的一个非常有效的途径，如果井下生产的过程中出现了短路故障而没有得到及时有效的处理的时候，短路电弧就可能会将防爆外壳击穿，这样也就使其防爆性能受到极大的影响，甚至是完全丧失，这对井下生产的安全会产生十分不利的影响，但是电气设备运行的过程中还是会受到很多因素的影响而出现短路的故障，如果漏电保护装置无法正常运行的时候，就可能会出现短路的故障，针对这样的现象，我们必须要采取有效的措施对其加以处理，确保井下短路保护的可靠性。
1 煤矿井下供电短路的危害与成因分析
1.1 短路的危害
矿井是一个非常特殊的环境，这种特殊性具体体现在井下作业环境恶劣、巷道和采掘作业面空间狭窄、存在大量的瓦斯煤尘、电气设备分散且移动频繁等等，故此在具体运行中，很容易出现各种问题，短路则是其中最为典型的问题之一。煤矿井下供电系统中，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常连接（即短路）时流过的电流，此时的电流值要远远大于额定电流，并取决于短路点距电源的电气距离。煤矿井下高压供电系统的安全运行与变压器中性点的接地方式关系密切，根据煤矿安全规程中的相关规定要求，矿井下的变压器严禁采用中性点的接地方式。由此可知，井下的短路故障主要是指相与相之间或相对地以及三相同时相连的情况。当供电系统出现短路故障之后，系统的阻抗便会有所下降，而电流则会显著增加，短路时产生的电流相当于正常工作电流的十几倍，有时甚至会达到上百倍，如此之大的短路电流会对煤矿井下的各种电气设备以及矿井安全生产作业造成危害。当短路发生时，短路电流会产生出热作用和电动力作用，在它们的共同作用下，会导致故障设备以及短路回路当中的其它电气设备受损。同时，短路发生后，线路沿线上的电压损失也会随之增大，这样一来便会造成短路故障附近的井下线路电压突降，从而对电气设备的正常运行造成影响。此外，由短路电流所产生出来的弧光能量还有可能引起井下瓦斯爆炸，这会对井下作业人员的生命安全构成严重威胁。
1.2 短路成因
引起煤矿井下短路故障的原因较为复杂，大体上可归纳为以下几个方面：其一，由于井下电气设备和供电线路常年在恶劣的环境中运行，加之设备、线路过于陈旧，更换不及时，从而导致绝缘老化严重，这很容易引起短路故障；其二，由于井下操作人员的错误操作引起的短路故障或是作业人员违章作业也会引起短路。为了有效解决煤矿井下高压供电的短路问题，有必要高压供电短路保护系统进行优化。
2 煤矿供电保护的分类
2.1 漏电保护
当煤矿井下供电网的绝缘电阻小于一定数值时，会使供电设备产生进一步损坏，进而出现短路故障，如果煤矿井下的工人一旦碰触到供电设备，就会产生人身触电，漏电还会产生火花引爆瓦斯、煤尘的危险。因此，必须装设漏电保护装置，保证在井下供电系统中实现绝缘监视、漏电保护以及补偿流过人身的电容电流。
2.2 过流保护
煤矿井下供电网的过电流是过流保护电火灾产生的主要原因，而电路短路、电路过载会产生过电流，因此，防止产生过流就可以有效地防止电火灾发生。过流保护包括短路保护和过载保护。目前电磁式继电器和电子式继电器均可实现短路保护，而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。
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2.3 接地保护
如果接地保护电气设备的绝缘发生了一定的损坏，就会使得电气设备的金属外壳和架构带电。煤矿井下的工人一旦碰触到此电气设备，触电事故就会发生。在我国30毫安被规定为触电的安全极限交流电流值。因此，我们要采取有效的接地保护限制通过人身的电流，保证这个电流在安全范围内。将保护接地装置的接地电阻降低到规定的范围内，就可以保护接地，可以使流过人体的电流不超过30毫安，进而保证煤矿井下的电气设备的供电安全，达到安全生产的目的。
3 煤矿井下供电短路保护的相关建议
3.1 加强短路保护技术培训工作
煤矿井下供电系统的短路保护工作直接关系到煤矿的运行安全，若要保证工作的质量和效果，需要考虑到很多方面的内容，所以必须要从很多方面对其加以考虑，只有这样，才能更好的保证工作的可靠性，煤矿井下的供电系统在发展的过程中，其发展的速度相对较快，同时这也给保护工作的正常开展带来了非常大的难度，做好培训工作可以有效的提高技术上的水平，从而也提高了工作的质量和水平。
3.2 发挥跳闸电气的有效功能
跳闸电器的反应时间决定了短路保护的速度，因此，真空断路器和接触器的使用比较合理，将其安装在馈电开关中。当前，这种方式比较适合于效率的低电压开关。
3.3 提高煤矿井下供电系统的技术含量
应该在井下供电系统中结合TN系统、TN-S系统、TN-C系统和TN-C-S技术系统。这四种系统具有不同的技术功能，其中的TN系统可以维持配电系统的稳定性，防止故障扩大；TN-S系统既方便又安全，能够有效防止煤矿发生爆炸；TN-C系统能够保护电流装置；TN-C-S技术系统的线路设计相对简单，可以维护煤矿井下供电系统的安全与稳定。
3.4 加强电气设备的维修保养
电气设备应该做到及时地保养和维修，只有这样才能保证电器设备处于正常使用的状态。对于一些旧设备来讲，工作的重点就是保证其正常的运行，所以要及时修理发生故障的设备保证隐患得到了及时的消除；而对于一些新设备来讲提高技术人员的水平并同时认真的做好维护保养工作是重点从而达到电气设备正常使用的目的在煤矿井下的生产中保证安全性和高效性。
3.5 采用电子保护的方式
由于采煤技术不断地发展媒矿井下供电系统短路保护的灵敏度也在一直地提高要求和精准度，因此采用电子保护措施对于井下的供电系统的短路保护至关重要，比如载频保护、相敏保护或者电流电压连锁保护等方式。为了提高煤矿井下供电系统短路保护的可靠性标准，空心的互感器可以作为供电系统的传感器使用复合式的电源从而保证当近端出现短路时电源可以正常工作这是非常必要的。
3.6 屏蔽电缆
为了有效防止短路故障引起的电火花外泄，提高防爆性能水平，最佳方式是采取屏蔽电缆，另外，短路闭锁也具有一定的作用，旁路技术要谨慎使用。利用短路电流与起动电流的差异，尤其是变化趋势的差异，借助电流脉冲波形宽、起动电流脉冲波较窄，一旦电机起动，上升及下降脉冲波宽度比较窄、短路电流波形比较宽（一般是起动电流波形的2倍以上）。借助电脑技术，实现技术分析和鉴别，实现对短路的有效判定，实现短路保护的灵敏性和准确性。
结语
综上所述煤矿井下供电系统发生短路故障的原因是多方面的，因而也应从多方面采取措施进行综合预防，并结合煤矿特点对供电系统各种短路故障要进行及时处理，以免危险事故的发生。
参考文献：
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[2]鲍永生.提高煤矿井下低压电网短路保护的可靠性确保煤矿安全供电[J].科技信息：学术版，2006（02）.
[3]郭刚.煤矿井下低压供电系统相敏短路保护的应用分析[J].大同大学学报：自然科学版，2012（03）.
论文作者:刘浩淼
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/11/30
标签：井下论文; 煤矿论文; 供电系统论文; 电流论文; 故障论文; 电气设备论文; 系统论文; 《电力设备》2017年第22期论文;