摘要：煤矿安全是煤矿生产运行的基础，煤矿机电设备与供电系统的保护是煤矿安全的重要组成部分，通过对煤矿机电设备与供电系统保护手段的梳理，可以不断积累相关经验，以促进煤矿生产的安全平稳运行。
关键词：煤矿；机电设备；供电系统；保护
煤矿生产中的机电设备和供电系统的保护在普通状态下大多采取过流保护、漏电保护及接地保护这三种传统保护手段，在应急状态下则采取继电保护，在井下煤矿作业中，要掌握好以上保护手段，从而实现煤矿生产的安全运行。
一、煤矿机电设备与供电系统概述
煤矿机电设备的供电系统不同于其他供电系统，其安全性要求更高，体现在几个方面：一是供电的连续性，煤矿井下工作需要保证其安全性，设备必须保证不间断供电，因此需要按照要求采用双回路电源；二是煤矿供电系统在井下特殊作业环境下，加之需要连续供电，机电设备用电量较大，在调整供电时间与供电质量二者之间，需要合理安排。
煤矿中所使用的机电设备主要分为两种：一种为一般性质的电机设备；另一种为具有防爆性质的电机设备。凡是在井下使用的设备或关联设备都要通过煤矿安全认证，这是煤矿井下设备使用许可，在中国煤矿设备安全技术中，对煤矿使用设备的安全认证已经成为进入煤矿体系的准入证，随着人们对煤矿安全的认识，这种准入制度也成为保障煤矿机电设备安全运行的重要手段。另一种具有防爆性质的机电设备，是在遇到突发事故如爆炸事故时，具有保护作用的机电设备，用于采掘工作面等有防爆需求的作业位置，现行防爆电器国家标准为GB3836系列，在防爆煤矿电机设备选择方面，要严格按照标准执行，根据不同类别、技术、检验方法进行选择及检验。
二、煤矿机电设备与供电系统的保护手段
煤矿机电设备与供电系统常规保护手段有过流保护、漏点保护、接地保护，在不正常状态或应急状态下使用继电保护装置。
（一）过流保护
供电系统发生火灾的主要原因就是电网的过电流，过电流则是由于电流短路、过载引起的，因此为防止过流的产生，要做好短路保护及过载保护。
1、短路保护
短路保护是指当电器或线路绝缘材料遭到破坏或出现负载短路、接线错误的情况时，线路出现短路现象、短路现象发生时可达到额定电流的十几到几十倍，发生时间较短，容易引起火灾，因此要在短时间内切断电源，防止过流对电路的破坏，可采用电子式继电器或电磁式继电器实现短路保护。
2、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额定电流，但一般在额定电流的1.5倍以内。引起电流过载的原因较多，如电气长时间运转导致温度超过允许值导致长时间过载，或负载突然增加，可能会电网电压降低的状况。电流过载可能不会立即引起相关问题，但是存在极大的安全隐患，过载保护的动作值是小于短路保护的动作值的，过载程度越大，动作延时越长，反之越小，过载保护可由电子式继电器、热继电器或电磁式继电器实现电流过载保护。
（二）漏电保护
漏电保护是当电网绝缘电阻小于一定值时，发生触碰将产生触电事故，漏电事故不仅造成设备电器的损坏，还将对人员产生严重的伤害。在煤矿机电设备与供电系统的保护中，必须安装漏电保护绝缘监视、补偿流过人身的电容电流及漏电保护装置。这些装置包括有选择性漏电保护及无选择性漏电保护。
1、有选择性漏电保护
这种漏电保护采用的是零序电流保护原理。由于一次侧三相电流的对称性，当未发生漏电现象时，其电流量和为零，二次侧无电流输出；一旦发生漏电现象，则一次侧三相电流不对称，电流向量和不为零，二次侧有电流输出。由于这种原理简单可操作性强，被广泛应用于漏电保护装置中。
2、无选择性漏电保护
这种漏电保护采用的是附加直流电源的保护原理。通过在电阻的检测回路中添加直流电源，监视直流电流的变化，达到监测绝缘电阻的目的。这种保护的缺点在于停电范围较大，不易判断出漏电线路，但操作较为简单，性能可靠，因此仍在使用当中。
（三）接地保护
接地保护是电气供电系统保护最为常见的保护措施。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆正常状态下，电气设备的金属外壳不带电，但如果电气设备的绝缘保护被损坏，金属外壳则会带电，此时发生触碰则会发生触电事故，我国规定的触电安全极限交流电流值为30mA，因此要将电气设备进行接地保护，保证即使在电气设备金属外壳带电的情况下，也要通过接地保护保证发生触碰时不会出现触电危险。
（四）继电保护
继电保护装置是在电气设备处于非常态状态下的应急自动化设备，可以采用熔断器、继电器或接触器等，但在煤矿机电设备使用中，熔断器不能满足电流过大和短路电流不断增大的情况，因此一般采用继电器或接触器，一般由四部分组成。
1、现场信号输入装置
现场信号输入装置是现场信号输入后，继电保护装置需要对信号进行前置处理，隔离干扰信号，通过电平转化使弱信号转为强信号，从而保证现场信号的传输，以达到监测目的。
2、测量装置
测量装置是通过对现场信号输入后，与已给定的设定值或自动生成的数据值进行比较，根据比较结果判断是否启动保护装置。
3、逻辑判断装置
逻辑判断是根据测量部分输出量大小、逻辑状态、输出顺序等信息进行判断，常用的逻辑关系有“与”、“或”、“延时”、“记忆”等。
4、执行装置
执行装置是根据逻辑判断输出信号，最终完成继电保护环节，是将保护装置与设备进行断电、隔离、连接、电平转换，以及对现场设备状态信息的返回等，从而保护设备能够继续工作，防止保护设备供电系统。
三、煤矿机电设备与供电系统存在问题
由于大功率采煤机组及运输设备的需要，对煤矿机电设备供电系统提出了更高的要求，在引入新设备使用的同时，对继电保护整定值配合问题、井下压降过大问题、电力设备发热等问题，对于煤矿安全将存在很大的隐患。
第一，由于煤矿的特殊环境，井下的线路较多，结构复杂，负荷量也较大，因此在继电保护过程中不仅要借鉴电力系统的继电保护整定和配置原则，还要根据煤矿行业特点，采取多种措施进行过流保护动作。
第二，井下供电系统电压波动较大，特别是在生产时负荷集中，如有大型设备启动则加剧这种情况。
第三，煤矿设备供电系统负荷大、接触不良、线路腐蚀等原因都能造成连接部位发热，进而导致灼烧、断路甚至断路现象，是安全生产的重大隐患。
四、煤矿机电设备与供电系统保护对策
（一）优化线路配置方案
根据煤矿井下线路特点及问题，井下供电系统的问题发生率大大高于地面，因此要提高线路优化配置，既要保证井下设备的正常云状，还要防止发生短路时对上级变电所的冲击，要兼顾井上、井下过流保护动作值的配合，保证全线电压的稳定。
（二）加强设备巡检力度
生产安全防患大于治理，特别是在设备供电系统的巡检方面，要严格执行巡检制度，将问题解决在早期，对于新增设备或大型设备同时运转时段，要加强人员监管力度，同时要加强井上井下的沟通，保证电压稳定及保护系统的可靠性。
（三）引进仪器提高检测效率
对于线路发热等问题，除了加强巡检外，还要引进更加便捷的检测仪器，来提高检测效率，防止在巡检过程中由于人为疏忽导致事故的发生，同时还可以进行数据化检测，对监测对象的监测行为更具客观性。
结语
煤矿机电设备与供电系统保护是一项复杂且艰巨的工作，在煤矿特殊环境下，不仅对设备提出了更高的要求，还对电网运行提出了更高的标准，因此要在工作中不断积累相关经验，从而提高保护手段的实际使用效率，促进煤矿生产安全平稳运行。
参考文献：
[1]张树华；煤矿机电设备中故障检测诊断技术的探讨[J]，煤炭科技，2016（2）：64-65
[2]林建东；概述煤矿机电设备技术与管理存在问题及解决措施[J]，科技创新与应用，2016（3）：12-13
[3]李华、张丙科；煤矿机电设备技术故障以及对策研究[J]，科技传播，2016（6）：23-24
论文作者:孟凡昌
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/11
标签：煤矿论文; 供电系统论文; 机电设备论文; 电流论文; 设备论文; 井下论文; 发生论文; 《基层建设》2017年第16期论文;