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試論煤礦電氣設備與供電系統的保護
摘要:煤礦電氣設備與供電系統保護是整個(gè)煤礦安全的重要組成部分,做好煤礦電氣設備與供電系統保護工作是做好煤礦安全工作的保障之一,對避免和減少煤礦井下重大安全事故的發(fā)生具有十分重要的作用。
關(guān)鍵詞:煤礦電氣 供電系統 保護
0 引言
在煤礦生產(chǎn)中,井下煤礦的電氣設備和供電系統的保護大多采用繼電保護裝置,隨著(zhù)計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)的不斷發(fā)展,智能保護系統已經(jīng)研制成功,在硬件方面,采用具有強大數據處理能力的DSP微處理器,低功耗可編程邏輯芯片和高集成度的專(zhuān)用芯片,使整個(gè)系統的可靠性有很多提高,從而保證了生產(chǎn)質(zhì)量。
1 井下常見(jiàn)的保護類(lèi)型
由于井下的環(huán)境較特殊,電氣設備分為礦用一般型電氣設備和礦用隔爆型電氣設備,前者不具有防爆性能,適用于沒(méi)有瓦斯、煤塵爆炸危險的場(chǎng)所。同時(shí),電氣設備按工作電壓高低分為低壓電氣設備和高壓電氣設備,井下電氣設備大多屬一類(lèi)負荷和二類(lèi)負荷,工作時(shí)的電流、電壓都較大,對其保護是保證可靠性工作的關(guān)鍵。目前,過(guò)流保護、漏電保護和接地保護是保護井下的三大保護。
1.1 漏電保護
當電網(wǎng)絕緣電阻小雨一定數值時(shí),人觸及后會(huì )產(chǎn)生觸電危險,而且漏電不僅會(huì )使設備進(jìn)一步損壞,形成短路事故,同時(shí)還導致人身觸電和漏電火花引爆瓦斯、煤塵的危險。因此在井下供電系統中必須裝設漏電保護裝置實(shí)現絕緣監視、漏電保護以及補償流過(guò)人身的電容電流的作用。按其實(shí)現保護功能分為無(wú)選擇性漏電保護和有選擇性漏電保護。
1.1.1 有選擇性漏電保護
采用零序電流保護原理。零序電流信號由零序電流互感器獲得。當未發(fā)生漏電時(shí),一次側三相電流對稱(chēng),其電流相量和為0,二次側無(wú)電電流輸出;當發(fā)生漏電時(shí),一次側三相電流不對稱(chēng),其電流相量和不為0,二側有電流輸出。其裝置與分路開(kāi)關(guān)配合使用,其優(yōu)點(diǎn)是減少停電范圍,易于查找故障線(xiàn)路,因此被廣泛地使用。
1.1.2 無(wú)選擇性漏電保護
采用附加直流電源的保護原理。在包含對地絕緣電阻的檢測回路中附加直流電源,監視其直流電源的變化,達到監測絕緣電阻的目的。該裝置需與低壓自動(dòng)饋電總開(kāi)關(guān)配合使用。其缺點(diǎn)是停電范圍大,不易判斷漏電線(xiàn)路,但結構簡(jiǎn)單、工作可靠,故仍在使用。
1.2 過(guò)流保護
電火災產(chǎn)生的主要原因是電網(wǎng)的過(guò)電流,而過(guò)電流又是由短路、過(guò)載引起的,因此防止電火災方法就是防止過(guò)流的產(chǎn)生。所以過(guò)流保護包括短路保護和過(guò)載保護。
1.2.1 過(guò)載保護
過(guò)載是指電動(dòng)機的運行電流或電氣設備工作電流大于其額定電流,但超過(guò)額定電流的倍數小,通常是額定電流的1.5倍以?xún)�。引起電�?dòng)機或電氣設備長(cháng)期過(guò)載運行,其繞組或電氣設備的溫升超過(guò)允許值使絕緣老化、損壞。過(guò)載保護的動(dòng)作時(shí)間與過(guò)載電流大小有關(guān),其動(dòng)作值設定小于短路保護的動(dòng)作值。動(dòng)作值延時(shí)取決于過(guò)載程度,過(guò)載程度越大,延時(shí)越短;過(guò)載程度越小,延時(shí)越長(cháng),此特性稱(chēng)為反時(shí)特性。延時(shí)環(huán)節由時(shí)間繼電器構成,過(guò)載時(shí),電流繼電器動(dòng)作,其觸點(diǎn)接通時(shí)間繼電器線(xiàn)圈,經(jīng)延時(shí)后時(shí)間繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作,使執行機構動(dòng)作,切斷主回路電源,同時(shí)發(fā)出過(guò)載信號。過(guò)載保護可由電磁式繼電器、電子式繼電器和熱繼電器實(shí)現。
1.2.2 短路保護
當電器或線(xiàn)路絕緣遭到損壞、負載短路、接線(xiàn)錯誤時(shí)將產(chǎn)生短路現象。短路時(shí)產(chǎn)生的瞬間故障電流可達到額定電流的十幾到幾十倍,使電氣設備或配電線(xiàn)路因過(guò)流而產(chǎn)生點(diǎn)動(dòng)力損壞,甚至因電弧引起火災。短路保護的動(dòng)作時(shí)間要短,其動(dòng)作值設定較大,在很短的時(shí)間內切斷電源。電磁式繼電器和電子式繼電器均可實(shí)現短路保護。
1.3 接地保護
在正常情況下,電氣設備的金屬外殼及架構不帶電,但如果電氣設備的絕緣損壞,其金屬外殼和架構就要帶電。當人觸及此電氣設備時(shí)就會(huì )發(fā)生觸電事故,而且我國規定觸電的安全極限交流電流值為30mA,因此要通過(guò)接地保護限制通過(guò)人身的電流使其在極限電流之內。保護接地的關(guān)鍵是將保護接地裝置的接地電阻降低到規定的范圍內,就可以使流過(guò)人體的電流不超過(guò)安全極限電流,達到減少觸電危險的目的。
2 煤礦保護裝置
繼電保護裝置是一種能反應系統故障和不正常狀態(tài),并及時(shí)動(dòng)作于短路器跳閘或發(fā)出信號的自動(dòng)化設備。熔斷器、繼電器和短路電流不斷增大,熔斷器已不能滿(mǎn)足選擇性和快速性的要求,繼電器和接觸器是目前應用較廣泛的保護裝置。繼電器裝置分類(lèi)繁多其基本結構主要包括以下幾部分。
2.1 現場(chǎng)信號輸入裝置
現場(chǎng)信號送入繼電保護裝置一般要進(jìn)行必要的前置處理,如采用光電隔離技術(shù),消除干擾信號;電平轉換電路使低信號變?yōu)閺娦盘栆子谔幚?低通波除高頻信號及紋波電壓等,使繼電器能有效地檢測各現場(chǎng)物理量。
2.2 測量裝置
它是檢測經(jīng)現場(chǎng)信號輸入電路處理后與被保護對象有關(guān)的物理量,并于已給定值或自動(dòng)實(shí)時(shí)生成的判據進(jìn)行比較,根據比較結果給出
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