關(guān)鍵詞：煤礦電氣設(shè)備；管理技術(shù)；漏電保護(hù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD77+2

Abstract: This paper described status and main problems ofcoal mine electrical equipment management and analyzed core technology of the coal mine electrical safety management, which provided reference for improving the level of safety production of coal mining enterprises.

Key words: coal mine electrical equipment; management techniques; electric leakage protection

0 引言

隨著企業(yè)現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，越來(lái)越多自動(dòng)化設(shè)備和技術(shù)被廣泛應(yīng)用。煤礦電氣設(shè)備貫穿于煤礦生產(chǎn)運(yùn)輸整個(gè)環(huán)節(jié)，整個(gè)電氣設(shè)備的管理系統(tǒng)包含了三方面工作，分別是軟件、硬件和人的管理。硬件管理是與煤礦生產(chǎn)有關(guān)的一切電氣設(shè)備例如自動(dòng)化儀表、儀器等的安裝和管理，軟件管理主要為配套的制度和政策，人的管理對(duì)應(yīng)的是現(xiàn)代化的安全管理方法^[1]。特別是隨著先進(jìn)設(shè)備的不斷引入，在提高煤礦現(xiàn)代化、智能化和高效率的同時(shí)，也給其電氣設(shè)備管理提出了更高要求。

煤礦電氣安全管理技術(shù)主要包含三個(gè)角度的內(nèi)容，分別是軟件、硬件及人的管理。盡管應(yīng)用了現(xiàn)代化管理技術(shù)，但三個(gè)維度仍存在著一定的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在：

1.1 軟件方面的問(wèn)題

所謂軟件并不是自動(dòng)化技術(shù)和設(shè)備中的計(jì)算機(jī)軟件，而是與硬件和設(shè)備管理相配套的管理制度和規(guī)定。例如現(xiàn)階段煤礦安全管理和煤礦設(shè)備檢修等方面規(guī)章制度的完善等。當(dāng)前很多煤礦盡管都加大了相關(guān)規(guī)章制度的普及和學(xué)習(xí)，但制度內(nèi)容的落實(shí)還存在一定問(wèn)題，或?qū)χ贫鹊睦斫獯嬖趩?wèn)題，導(dǎo)致很多重特大事故的發(fā)生往往是因?yàn)殡姎夤芾砑?xì)節(jié)上的忽視。

1.2 硬件方面的問(wèn)題

硬件就是指與煤礦生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)扔嘘P(guān)的一切儀器和儀表。這些基本的硬件和設(shè)備是當(dāng)前保障安全生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)，但由于很多企業(yè)的資金和人員投入有限，一方面硬件本身技術(shù)不能達(dá)到要求，另一方面這些硬件和設(shè)備的后期維護(hù)也無(wú)法滿(mǎn)足要求，進(jìn)而導(dǎo)致由硬件技術(shù)引發(fā)的安全事故。

1.3 人員管理方面的內(nèi)容

整個(gè)電氣設(shè)備管理中人占據(jù)著重要地位，因?yàn)榕c之有關(guān)的硬件和軟件操作均是由人來(lái)操作的。因此人的管理技術(shù)、安全操作等有著非常大的影響，甚至很多時(shí)候人是導(dǎo)致安全生產(chǎn)事故的主要因素?，F(xiàn)階段煤礦從業(yè)人員素質(zhì)普遍偏低，而隨著新技術(shù)和新設(shè)備的應(yīng)用，技術(shù)和素質(zhì)需求之間的矛盾越來(lái)越大。

2.1 強(qiáng)化煤礦電氣安全管理的基礎(chǔ)工作

首先不斷推進(jìn)煤礦電氣設(shè)備的現(xiàn)代化，并不斷推動(dòng)系統(tǒng)的建設(shè)和完善。對(duì)于煤礦電氣安全管理工作來(lái)說(shuō)，當(dāng)前的電氣設(shè)備管理也逐漸呈現(xiàn)出多元化特點(diǎn)，例如電設(shè)備自身缺陷、電氣設(shè)備和電源問(wèn)題等，其中任何一個(gè)原因都有可能造成嚴(yán)重事故^[2]。因此加強(qiáng)煤礦電氣設(shè)備的基礎(chǔ)管理工作是當(dāng)前安全生產(chǎn)形勢(shì)下必須進(jìn)行的問(wèn)題，具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示?；A(chǔ)的煤礦電氣設(shè)備和技術(shù)主要包含計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)處理、無(wú)線(xiàn)通信等方面，從設(shè)備的基礎(chǔ)管理來(lái)細(xì)化煤礦電氣安全管理的工作，要按照系統(tǒng)中幾個(gè)核心環(huán)節(jié)來(lái)加重機(jī)構(gòu)和組織的建設(shè)，建立對(duì)應(yīng)的電氣組、電纜組、小型復(fù)雜電氣組、電氣管理組等多個(gè)對(duì)應(yīng)機(jī)構(gòu)，并定期做好專(zhuān)業(yè)人員培訓(xùn)和考核工作，從基礎(chǔ)上強(qiáng)化煤礦電氣管理水平^[3]。

 

 

2.2 電氣設(shè)備的合理選型和可靠性分析

當(dāng)前，煤礦電氣設(shè)備主要有礦用一般型和礦用防爆型兩種。前者一般是應(yīng)用于常規(guī)非爆炸性場(chǎng)合和條件進(jìn)行，例如基礎(chǔ)的煤礦低瓦斯?jié)舛染总?chē)場(chǎng)、核心的進(jìn)風(fēng)巷、總進(jìn)風(fēng)巷等環(huán)境。而后者則包含了主要的隔爆和防爆功能，主要類(lèi)型有本質(zhì)安全型、增安型、澆封型和特殊型等。兩者應(yīng)用效果也與應(yīng)用場(chǎng)景有著直接關(guān)系，因此必須充分考慮應(yīng)用環(huán)境，在煤礦通信、監(jiān)控、信號(hào)較弱的系統(tǒng)中，選擇合理的煤礦電氣設(shè)備^[4]。

2.3 地面供電系統(tǒng)管理技術(shù)

地面供電是煤礦電氣設(shè)備中的核心部分，其常見(jiàn)故障有電網(wǎng)停電故障、電網(wǎng)接地故障、洪澇電路故障等。這些故障均可能導(dǎo)致大規(guī)模礦井停電，造成重大人員和財(cái)產(chǎn)損失，因此必須重視這些設(shè)備的維護(hù)檢修和管理。為此可從以下兩方面進(jìn)行完善：a) 礦井的回路電源設(shè)置。一般來(lái)說(shuō)煤礦電氣線(xiàn)路都有兩條回路，任何一個(gè)回路發(fā)生故障時(shí)另一個(gè)回路均可替代，因此回路設(shè)置也有著一定要求。必須保障發(fā)生故障時(shí)2個(gè)或2個(gè)以上線(xiàn)路能保持正常工作，任何一個(gè)回路的保護(hù)動(dòng)作未觸發(fā)時(shí)必須有一個(gè)電源保持正常工作，任何主保護(hù)和主線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)必須有人為糾正和保護(hù)措施；b) 保障電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，重視日常檢修和管理工作的質(zhì)量。主要有三方面的工作：a) 按照國(guó)家規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)定和規(guī)范地完成架空線(xiàn)路的鋪設(shè)，保障桿塔型式、導(dǎo)線(xiàn)選型、線(xiàn)路設(shè)置等滿(mǎn)足安全運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于低于20 kV的礦井架空線(xiàn)路嚴(yán)禁使用拱桿設(shè)置；b) 合理選擇電源架空線(xiàn)路路徑，并盡量避開(kāi)儲(chǔ)氣開(kāi)采區(qū)、滑坡區(qū)和塌陷區(qū)等。塔桿的基礎(chǔ)要能保障塔桿不至于傾斜并有良好排水措施，鋼筋混凝土材質(zhì)的塔桿不能出現(xiàn)裂縫，桿間距離也要滿(mǎn)足規(guī)定。為防止出現(xiàn)線(xiàn)路共振事故必須安裝必要的防震錘和護(hù)線(xiàn)條等；c) 保持備用線(xiàn)路和運(yùn)行線(xiàn)路的負(fù)載一致，同時(shí)線(xiàn)路設(shè)置要能實(shí)現(xiàn)固定故障線(xiàn)路的切換，并保障人為操作能及時(shí)恢復(fù)電路^[5]。

2.4 井下電氣設(shè)備的維護(hù)和管理

短路是煤礦井下設(shè)備管理常見(jiàn)的問(wèn)題，主要是由電位差或電阻較小的線(xiàn)路短接導(dǎo)致的事故。由于短路會(huì)導(dǎo)致發(fā)生瞬間的較大電流，所以極易發(fā)生電氣故障，出現(xiàn)嚴(yán)重安全事故，并可能引發(fā)火災(zāi)、煤塵和瓦斯爆炸等。除短路外還有兩個(gè)重要電氣故障就是負(fù)荷過(guò)載和欠電壓，負(fù)荷過(guò)載就是在正常工作中配電回路實(shí)際電流超過(guò)了設(shè)計(jì)及額定電流，且較長(zhǎng)時(shí)間的負(fù)荷過(guò)載會(huì)加大對(duì)電纜及電氣設(shè)備的損壞，并可能引發(fā)其它重大事故。負(fù)電壓是指電動(dòng)機(jī)連接的電壓不能達(dá)到實(shí)際工作要求，電動(dòng)機(jī)在較低電壓下內(nèi)部工作電流也會(huì)相應(yīng)加大，所以導(dǎo)致事故發(fā)生^[6]。

以上三個(gè)問(wèn)題是造成井下電氣設(shè)備的重要成因，所以必須加強(qiáng)其管理和維護(hù)的措施。主要方面有：a) 提高過(guò)流電流的預(yù)防。電路中電流長(zhǎng)期超過(guò)額定電流會(huì)給用電設(shè)備造成極大損害，短路就是其中一種極端情況。這類(lèi)過(guò)電流保護(hù)沒(méi)有根本性解決辦法，主要可通過(guò)加強(qiáng)電氣設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)來(lái)開(kāi)展，減少此類(lèi)事故的發(fā)生率，并針對(duì)重點(diǎn)保護(hù)系統(tǒng)和設(shè)備做出針對(duì)性保護(hù)措施。要做好設(shè)備的日常檢修工作，要定期按照規(guī)定對(duì)各類(lèi)保護(hù)措施進(jìn)行靈敏性和穩(wěn)定性的檢修，并及時(shí)跟換落后的保護(hù)設(shè)備；b) 提高動(dòng)力變壓器和高壓電動(dòng)機(jī)的保障措施，其中應(yīng)用較為常見(jiàn)的是井下PB系列的隔爆配電箱^[7]。其過(guò)流繼電保護(hù)和無(wú)壓釋放功能能有效提高對(duì)欠電壓和短路的保護(hù)，但由于當(dāng)前的PB系列配電箱并沒(méi)有對(duì)延時(shí)動(dòng)作和反時(shí)限動(dòng)作的保護(hù)，例如在采煤機(jī)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的啟動(dòng)電流，繼電保護(hù)就無(wú)法對(duì)此電流做出回應(yīng)，所以可對(duì)PB系列配電箱進(jìn)行一定的改進(jìn)，加裝一套反限時(shí)動(dòng)作和電子式負(fù)荷保護(hù)措施；c) 做好井下電氣設(shè)備的接地規(guī)范。接地保護(hù)是在分流和等電位基礎(chǔ)上進(jìn)行的，由于很多設(shè)備的金屬外殼可能由于內(nèi)部電阻和線(xiàn)路設(shè)計(jì)缺陷造成不安全帶電現(xiàn)象，所以必須重視井下電氣設(shè)備的接地安全和規(guī)范^[8]。

2.5 電纜線(xiàn)路的電流測(cè)定和管理

要為礦井電氣設(shè)備提供安全穩(wěn)定的電流，除了基本的保護(hù)設(shè)備外，還需重視電纜容性電流的測(cè)定和管理，尤其是高壓系統(tǒng)電纜漏電電流大小與接地阻抗和方式有著很大關(guān)系。對(duì)于沒(méi)有設(shè)置消弧線(xiàn)圈的線(xiàn)路，零序電流超過(guò)前零序電壓90°則為費(fèi)故障線(xiàn)路，反之則為故障線(xiàn)路。需注意是對(duì)于聯(lián)絡(luò)線(xiàn)路，零序電流的大小和方向和接地點(diǎn)有很大關(guān)系。當(dāng)設(shè)置消弧線(xiàn)圈時(shí)，欠補(bǔ)運(yùn)行狀態(tài)下故障線(xiàn)路的零序電流也將大大減小，如果補(bǔ)償后接地電流仍較小，其大小和方向均會(huì)發(fā)生變化，此時(shí)其零序功率也會(huì)受到補(bǔ)償度嚴(yán)重影響（煤礦生產(chǎn)常用的電纜容性電流經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1）。

為此必須做好電纜漏電保護(hù)工作，其主要保護(hù)原則為合理調(diào)節(jié)零序電流動(dòng)作值，并區(qū)分對(duì)待接地線(xiàn)路和非接地線(xiàn)路。漏電保護(hù)臨界電流設(shè)置為本線(xiàn)路容性電流的1.2倍為標(biāo)準(zhǔn)（1.2為可靠系數(shù)），參照表1中的數(shù)字，如果其零序電流以1.2 A/km計(jì)算，漏電保護(hù)的固定值則為：

I_{漏電保護(hù)}=k·1.2·L，（1）

式（1）中，I_{漏電保護(hù)}為漏電保護(hù)臨界電流，A；k為保護(hù)系數(shù)；L為長(zhǎng)度，m。保護(hù)方式為不投閘不跳閘，僅出現(xiàn)預(yù)警信號(hào)。漏電報(bào)警的保護(hù)動(dòng)作為投跳閘，一般設(shè)定為本線(xiàn)路容性電流的1.5倍，其定值為：

I_{漏點(diǎn)警告}=k·1.2·L，（2）

式（2）中，I_{漏點(diǎn)警告}為漏點(diǎn)警告臨界電流值，A；k取1.5。投跳閘時(shí)間為0.3 s。

隨著煤礦生產(chǎn)規(guī)模和現(xiàn)代化進(jìn)程不斷發(fā)展，越來(lái)越多新技術(shù)和設(shè)備被應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)中，其自動(dòng)化程度也越來(lái)越高，也給煤礦電氣設(shè)備管理提出了更高要求。除了基本的設(shè)備和儀器等的檢修、維護(hù)和管理，還需一整套現(xiàn)代化安全規(guī)章和管理輔助進(jìn)行，并不斷強(qiáng)化各個(gè)階層從業(yè)人員的職業(yè)素質(zhì)，保障煤礦企業(yè)安全高效生產(chǎn)。

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（責(zé)任編輯：高志鳳）

收稿日期：2015-09-14

作者簡(jiǎn)介：張宜虎，1983年生，男，山西大同人，2006年畢業(yè)于中北大學(xué)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，工程師。