0 引言

　　目前煤礦供電設(shè)備的電氣保護(hù)有過(guò)流保護(hù)、接地保護(hù)和漏電保護(hù)三種類型。在煤礦安全生產(chǎn)中，煤礦供電保護(hù)具有非常重要的作用，保護(hù)一般應(yīng)具有選擇性、快速性、靈敏性及可靠性四個(gè)基本要求，否則有可能引起保護(hù)拒跳、誤跳，或者保護(hù)跳閘范圍擴(kuò)大，嚴(yán)重時(shí)造成井下瓦斯急劇上升，出現(xiàn)瓦斯積聚，甚至發(fā)生瓦斯事故，給礦井和人身安全造成嚴(yán)重威脅。煤礦的電氣設(shè)備和供電系統(tǒng)的保護(hù)大多采用繼電保護(hù)裝置，隨著計(jì)算機(jī)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(hù)系統(tǒng)已經(jīng)研制成功，在硬件方面，采用具有強(qiáng)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(gè)系統(tǒng)的可靠性有很大提高，從而保證了生產(chǎn)質(zhì)量。

　　1 井下有關(guān)保護(hù)

　　煤礦井下的環(huán)境較特殊，其設(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(méi)有瓦斯、煤塵爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所；后者具有防爆和隔爆性能，適用于有瓦斯、煤塵爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所。同時(shí)，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(fù)荷和二類負(fù)荷，工作時(shí)的電流、電壓都較大，對(duì)其保護(hù)是保證可靠性工作的關(guān)鍵。

　　1.1 過(guò)流保護(hù) 電火災(zāi)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(zāi)方法就是防止過(guò)流的產(chǎn)生。過(guò)流保護(hù)包括短路保護(hù)和過(guò)載保護(hù)。目前電磁式繼電器和電子式繼電器均可實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，而過(guò)載保護(hù)可由電磁式繼電器、電子式繼電器和熱繼電器實(shí)現(xiàn)。

　　1.2 接地保護(hù) 電氣設(shè)備的絕緣損壞，其金屬外殼和架構(gòu)就會(huì)帶電。當(dāng)人觸及此電氣設(shè)備時(shí)就會(huì)發(fā)生觸電事故，而且我國(guó)規(guī)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(hù)限制通過(guò)人身的電流使其在極限電流之內(nèi)。保護(hù)接地的關(guān)鍵是將保護(hù)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(guò)人體的電流不超過(guò)安全極限電流，確保安全生產(chǎn)。

　　1.3 漏電保護(hù) 當(dāng)電網(wǎng)絕緣電阻小于一定數(shù)值時(shí)，人觸及后會(huì)產(chǎn)生觸電危險(xiǎn)，而且漏電不僅會(huì)使設(shè)備進(jìn)一步損壞，形成短路事故，同時(shí)還導(dǎo)致人身觸電和漏電火花引爆瓦斯、煤塵的危險(xiǎn)。因此在井下供電系統(tǒng)中必須裝設(shè)漏電保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)絕緣監(jiān)視、漏電保護(hù)以及補(bǔ)償流過(guò)人身的電容電流的作用。無(wú)選擇性漏電保護(hù)采用附加直流電源的保護(hù)原理，在包含對(duì)地絕緣電阻的檢測(cè)回路中附加直流電源，監(jiān)視其直流電流的變化，達(dá)到監(jiān)測(cè)絕緣電阻的目的。有選擇性漏電保護(hù)采用零序電流保護(hù)原理。零序電流信號(hào)由零序電流互感器獲得。當(dāng)未發(fā)生漏電時(shí)，一次側(cè)三相電流對(duì)稱，其電流相量和為0，二次側(cè)無(wú)電流輸出；當(dāng)發(fā)生漏電時(shí)，一次側(cè)三相電流不對(duì)稱，其電流相量和不為0，二次側(cè)有電流輸出。

　　2 改進(jìn)方案

　　2.1 過(guò)流保護(hù)改進(jìn) 反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)由GL型反時(shí)限繼電器組成的過(guò)流保護(hù)接線簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，一次投資少，但其缺點(diǎn)是保護(hù)動(dòng)作后值班人員不能立即區(qū)分是過(guò)流起動(dòng)或是短路引起的速斷起動(dòng)，如速斷起動(dòng)后再次送電將導(dǎo)致故障點(diǎn)聯(lián)入電網(wǎng)，擴(kuò)大事故范圍，影響安全運(yùn)行。

　　因?yàn)镚L型繼電器由反時(shí)限感應(yīng)和定時(shí)限速斷兩部分組成，觸發(fā)后都起動(dòng)一個(gè)機(jī)械掉牌信號(hào)，所以不能區(qū)分是哪一部分動(dòng)作。對(duì)此的改進(jìn)措施是給GL繼電器反時(shí)限感應(yīng)部分另加一個(gè)回路信號(hào)。過(guò)流起動(dòng)動(dòng)作時(shí)，反限時(shí)部分先動(dòng)作，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后起動(dòng)“另加信號(hào)”，并推動(dòng)主接點(diǎn)閉合，使繼電器自身機(jī)械掉牌信號(hào)動(dòng)作。速斷起動(dòng)時(shí)，該部快速吸合推動(dòng)主接點(diǎn)閉合，自身機(jī)械掉牌動(dòng)作，而另加的反時(shí)限感應(yīng)部分的信號(hào)不動(dòng)作。這樣，過(guò)流起動(dòng)兩個(gè)信號(hào)(“另加”和自身)而速斷只起動(dòng)一個(gè)信號(hào)(自身)，方便地將二者區(qū)分開(kāi)來(lái)。曾考慮用光敏系統(tǒng)使反時(shí)限部分實(shí)現(xiàn)“另加信號(hào)”，但要求技術(shù)高，造價(jià)貴，故改用下述辦法：取代原來(lái)的GL—11、12、15型而用GL—13、14、16型繼電器，其延時(shí)接點(diǎn)和一只信號(hào)繼電器XJ組成另加信號(hào)回路。需注意的是：①應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇XJ型號(hào)，一般用DX—31系列。②原保護(hù)采用GL—11、12、15型繼電器者須對(duì)應(yīng)更換為GL—13、14、16型繼電器。③XJ采用圖1a)、b)兩種接法均可，實(shí)際采用圖1。

　　2.2 短路保護(hù)新設(shè)想 目前煤礦現(xiàn)場(chǎng)采用三種辦法進(jìn)行短路保護(hù)：①并接電纜增強(qiáng)電流來(lái)滿足整定值的要求；②在工作面順槽增加臨時(shí)變電所，將移動(dòng)變電站靠近工作面；③增大順槽巷道斷面，將移動(dòng)變電站放在軌道上靠近工作面。這三種辦法都要增加大量投資，安裝維護(hù)量大，安全性差。在短路發(fā)生時(shí)有兩大特點(diǎn)：①短路電流大；②功率因數(shù)高，在0195以上(兩相、三相都一樣)，正常工作時(shí)，工作面電流小于額定值，功率因數(shù)在0.85左右。

　　根據(jù)上述短路電流與起動(dòng)電流變化趨勢(shì)不同，利用短路時(shí)電流脈沖波形寬、而起動(dòng)電流脈沖波形窄，電機(jī)起動(dòng)時(shí)上升及下降沿陡、脈沖波寬度比較窄、短路電流波形比較寬、一般是起動(dòng)電流波形的2倍以上等特點(diǎn)，用電腦數(shù)字技術(shù)進(jìn)行鑒別，來(lái)判斷電路是否發(fā)生短路，而從根本上擺脫受供電線路長(zhǎng)短、變壓器容量及電壓等級(jí)的約束，做到井下供電短路保護(hù)靈敏、可靠、準(zhǔn)確。

　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　改進(jìn)措施2002年在米村35 kV變電站兩塊6kV饋出線運(yùn)行半年，饋出線共跳閘12次(11次過(guò)流，1次短路)，全部都即時(shí)分辨清楚跳閘類型。同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、可編程邏輯控制器件(PLC)、單片機(jī)(MCU)技術(shù)、總線技術(shù)、微電子技術(shù)等的飛速發(fā)展，采用軟件控制代替觸點(diǎn)控制，尤其是PLC、總線技術(shù)或液壓技術(shù)和智能電氣設(shè)備的結(jié)合，使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和安全性會(huì)有更大程度的提高。