煤矿井下供电继电保护相关问题的探讨*

时间：2024-07-28

张彬彬

(山西西山煤电股份有限公司，山西古交 030203)

0 引言

随着煤矿规模不断扩大发展，其井下的供电系统也越来越复杂，电力覆盖的面积不断扩大后各类负载种类业不断增多，与此同时供电故障的发生率也逐年升高。在供电系统中，继电保护属于一个重要的组成部分，该保护装置可以通过对供电系统故障进行预防、检测处理，从而全面提升煤矿井下供电系统的稳定性和安全性，确保一切采矿工作顺利进行。但是，在继电保护系统具体运行过程中会出现许多故障，因此有必要对这些相关问题进行分析，并提出了有效的应对措施。

1 煤矿矿井供电系统问题概述

(1) 电力设备自身质量问题

在煤矿井下的供电系统中，电力设备应用非常多，其中某些设备由于自身质量不达标，或者选择的规范缺乏合理性，均有可能引起电力故障。除此之外，使用电力设备的过程当中由于管理不当，日常维护检修不当也会导致设备故障难以及时被发现，久而久之造成电气设备或者供电电缆出现漏电问题。

(2) 人为因素所引发的故障问题

煤矿供电管理中，如果相关技术人员或者管理人员缺乏过硬的专业技术，在日常管理中出现一些人为的误操作，甚至存在一些习惯性的违章，也会导致煤矿供电系统发生故障。例如：供电系统的开关设备在长时间的应用下，由于日常检修、维护不当，甚至没有定期接受检查维修，也有可能引起漏电问题；另外，开关的相关元件或者导线等如果存在问题，会造成整个供电系统的影响。煤矿井下采矿区域多以低压电网为主，一旦出现电力问题则可能引发瓦斯、煤尘爆炸等重大事故，而井下的空气中弥漫着大量的瓦斯、煤尘等，达到一定爆炸浓度时也会引发点火源，形成一个恶心循环，导致整个矿区的供电系统瘫痪，甚至危及工作人员的生命安全[1]。

(3) 继电器的整定值不确定

煤矿供电继电保护系统中，整定值的重要作用就是能够准确、及时将故障回路切断。降低电力损失，保障供电设备并促进其正常的运行。因此，继电保护装置整定值具备较高的灵敏性、可靠性以及选择性、速动性等是整个继电保护装置对整定的基础要求。但是，如果保护定值设置偏大，难以起到有效保护作用。如果相关人员在日常管理中对继电保护缺乏详细的了解，会导致设备处在失保状态。

2 提高煤矿井下继电保护的相关措施

(1) 加强电流速断保护

在煤矿井下继电保护系统中积极运用电流速断保护，主要指的是设置保护起动参数，这样可以确保线路出口部位出现问题时该线路不启动，设置电流速断保护能够确保故障线路的下一条线路能够不受上一条线路所影响。这样在遇见一些特殊问题或者紧急情况时能够立刻切断短路故障，采取无选择性速断保护装置，通过自动化的重合闸实现保护操作。如果出现电流升向问题则需在短路电流、保护装置的起动电流较大时使相应保护装置发挥保护作用。

(2) 漏电保护

在供电系统中漏电保护方法较多，常用的有单片计算机控制、电子电路等类型。其中最主要的一种方式可分作漏电保护以及选择性的漏电保护、漏电闭锁等，当煤矿供电出现漏电问题时，漏电的电阻越小电网中性点对应的接地电压则越高，此时流经故障支路零序电流则为非故障的支路零序电流总和。因此各非故障支路电流值必然会比故障支路零序的电流值要低得多，此时只要安装一个零序电流的互感器即可解决此问题，该设备可以经零序电流互感器的反应情况来对各支路的零序电流大小进行判断，从而能够将漏电故障及时有效地检测出来，对漏电故障起到选择性保护的作用[2]。

(3) 电流速断延时保护

电流速断延时保护系统的主要保护对象就是整个供电线路，系统启动后会对故障线路的下一条线路产生影响，简而言之就是当下条线路出口处被检测到短路，该系统就会自动启动。由于保护启动之后具有一定的选择性特点，所以会根据保护动作对其延伸范围来设定一个时限，为了尽可能缩短这个时限，及时恢复正常继电保护，首先就要对其保护动作的范围进行缩小，避免进入下条线路速断保护中，否则该速断保护对象就会在原有线路基础上再增加一条线路，延长了保护动作。此时，如果线路依旧存在故障，则会受故障电流影响，因此其保护动作也会始终处在起动状态下。电流速断延时保护与常规断路器、二次式继电器等保护装置相比较，其保护装置的起动电流值一般低于0.5 s，若线路的配置有限，电流速断的保护装置协调动作就会增强，从而将整个线路存在的故障直接切除。

(4) 接地网保护

保护接地的主要目的是为了避免人身直接触电，在设置接地电阻的数值时务必严格根据相关标准来进行，经过接地保护装置可以显著降低其分流，当发现触电时可以将电流值降至最低，将该电流值控制于安全范围中，以保护触电者的安全。除此之外，在煤矿井下安装接地保护装置后带电的导体若出现漏电，其电流也会经过该装置流入地下，避免因漏电引起的火花等引发煤尘爆炸、瓦斯爆炸等。

(5) 过电流保护

过电流保护对机电设备的元件可发挥良好的保护作用，因此在过电流保护属后备保护范畴。过电流保护在保护本线路时能对其电路展开校验，其灵敏度设置不能低于1.3。作为后备保护的过电流保护组需要满足IK.Min>1.2，开展过电流保护时务必确保其灵敏系数相匹配，面对同个故障点时与故障点越接近的灵敏系数就会越高。

(6) 加强维修及供电系统监测管理

要提高煤矿继电保护的效果，相关技术人员也要积极参与其中，加强继电保护系统的日常检查与维护，并且安排专业技术强、经验丰富的人员来对供电故障加强检测与处理。另外，在日常工作中，煤矿管理人员也要努力学习相关专业知识，学习先进的继电保护技术，全面提高自己的专业能力。与此同时，还要建立一套科学完善的继电保护管理机制，将相关检修工作、定期巡视职责落实到个人，必要的时候可以通过安装远程监控系统，通过网络通信结构实现煤矿井下继电保护全局监控，加强对整个供电系统的有效监测，与其他保护系统互相结合，确保电力故障及时得到检测和处理，保障供电有效运行，提升煤矿工作效率，保障工作人员的人身安全[3]。