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試論煤礦電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)的保護
摘要:煤礦電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)保護是整個煤礦安全的重要組成部分,做好煤礦電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)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(tǒng) 保護
0 引言
在煤礦生產(chǎn)中,井下煤礦的電氣設(shè)備和供電系統(tǒng)的保護大多采用繼電保護裝置,隨著計算機技術(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(tǒng)已經(jīng)研制成功,在硬件方面,采用具有強大數(shù)據(jù)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用芯片,使整個系統(tǒng)的可靠性有很多提高,從而保證了生產(chǎn)質(zhì)量。
1 井下常見的保護類型
由于井下的環(huán)境較特殊,電氣設(shè)備分為礦用一般型電氣設(shè)備和礦用隔爆型電氣設(shè)備,前者不具有防爆性能,適用于沒有瓦斯、煤塵爆炸危險的場所。同時,電氣設(shè)備按工作電壓高低分為低壓電氣設(shè)備和高壓電氣設(shè)備,井下電氣設(shè)備大多屬一類負荷和二類負荷,工作時的電流、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(shù)值時,人觸及后會產(chǎn)生觸電危險,而且漏電不僅會使設(shè)備進一步損壞,形成短路事故,同時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(tǒng)中必須裝設(shè)漏電保護裝置實現(xiàn)絕緣監(jiān)視、漏電保護以及補償流過人身的電容電流的作用。按其實現(xiàn)保護功能分為無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,一次側(cè)三相電流對稱,其電流相量和為0,二次側(cè)無電電流輸出;當發(fā)生漏電時,一次側(cè)三相電流不對稱,其電流相量和不為0,二側(cè)有電流輸出。其裝置與分路開關(guān)配合使用,其優(yōu)點是減少停電范圍,易于查找故障線路,因此被廣泛地使用。
1.1.2 無選擇性漏電保護
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(jiān)視其直流電源的變化,達到監(jiān)測絕緣電阻的目的。該裝置需與低壓自動饋電總開關(guān)配合使用。其缺點是停電范圍大,不易判斷漏電線路,但結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠,故仍在使用。
1.2 過流保護
電火災(zāi)產(chǎn)生的主要原因是電網(wǎng)的過電流,而過電流又是由短路、過載引起的,因此防止電火災(zāi)方法就是防止過流的產(chǎn)生。所以過流保護包括短路保護和過載保護。
1.2.1 過載保護
過載是指電動機的運行電流或電氣設(shè)備工作電流大于其額定電流,但超過額定電流的倍數(shù)小,通常是額定電流的1.5倍以內(nèi)。引起電動機或電氣設(shè)備長期過載運行,其繞組或電氣設(shè)備的溫升超過允許值使絕緣老化、損壞。過載保護的動作時間與過載電流大小有關(guān),其動作值設(shè)定小于短路保護的動作值。動作值延時取決于過載程度,過載程度越大,延時越短;過載程度越小,延時越長,此特性稱為反時特性。延時環(huán)節(jié)由時間繼電器構(gòu)成,過載時,電流繼電器動作,其觸點接通時間繼電器線圈,經(jīng)延時后時間繼電器觸點動作,使執(zhí)行機構(gòu)動作,切斷主回路電源,同時發(fā)出過載信號。過載保護可由電磁式繼電器、電子式繼電器和熱繼電器實現(xiàn)。
1.2.2 短路保護
當電器或線路絕緣遭到損壞、負載短路、接線錯誤時將產(chǎn)生短路現(xiàn)象。短路時產(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(shè)備或配電線路因過流而產(chǎn)生點動力損壞,甚至因電弧引起火災(zāi)。短路保護的動作時間要短,其動作值設(shè)定較大,在很短的時間內(nèi)切斷電源。電磁式繼電器和電子式繼電器均可實現(xiàn)短路保護。
1.3 接地保護
在正常情況下,電氣設(shè)備的金屬外殼及架構(gòu)不帶電,但如果電氣設(shè)備的絕緣損壞,其金屬外殼和架構(gòu)就要帶電。當人觸及此電氣設(shè)備時就會發(fā)生觸電事故,而且我國規(guī)定觸電的安全極限交流電流值為30mA,因此要通過接地保護限制通過人身的電流使其在極限電流之內(nèi)。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(guī)定的范圍內(nèi),就可以使流過人體的電流不超過安全極限電流,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(yīng)系統(tǒng)故障和不正常狀態(tài),并及時動作于短路器跳閘或發(fā)出信號的自動化設(shè)備。熔斷器、繼電器和短路電流不斷增大,熔斷器已不能滿足選擇性和快速性的要求,繼電器和接觸器是目前應(yīng)用較廣泛的保護裝置。繼電器裝置分類繁多其基本結(jié)構(gòu)主要包括以下幾部分。
2.1 現(xiàn)場信號輸入裝置
現(xiàn)場信號送入繼電保護裝置一般要進行必要的前置處理,如采用光電隔離技術(shù),消除干擾信號;電平轉(zhuǎn)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(xiàn)場物理量。
2.2 測量裝置
它是檢測經(jīng)現(xiàn)場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實時生成的判據(jù)進行比較,根據(jù)比較結(jié)果給出
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