關(guān)鍵詞：煤礦電氣設(shè)備；管理技術(shù)；漏電保護

中圖分類號：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，越來越多自動化設(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)運輸整個環(huán)節(jié)，整個電氣設(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，人的管理對應(yīng)的是現(xiàn)代化的安全管理方法^[1]。特別是隨著先進設(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，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)，但三個維度仍存在著一定的問題，主要表現(xiàn)在：

1.1 軟件方面的問題

所謂軟件并不是自動化技術(shù)和設(shè)備中的計算機軟件，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)容的落實還存在一定問題，或?qū)χ贫鹊睦斫獯嬖趩栴}，導(dǎo)致很多重特大事故的發(fā)生往往是因為電氣管理細節(jié)上的忽視。

1.2 硬件方面的問題

硬件就是指與煤礦生產(chǎn)、運輸?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)不能達到要求，另一方面這些硬件和設(shè)備的后期維護也無法滿足要求，進而導(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

整個電氣設(shè)備管理中人占據(jù)著重要地位，因為與之有關(guān)的硬件和軟件操作均是由人來操作的。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越大。

2.1 強化煤礦電氣安全管理的基礎(chǔ)工作

首先不斷推進煤礦電氣設(shè)備的現(xiàn)代化，并不斷推動系統(tǒng)的建設(shè)和完善。對于煤礦電氣安全管理工作來說，當(dāng)前的電氣設(shè)備管理也逐漸呈現(xiàn)出多元化特點，例如電設(shè)備自身缺陷、電氣設(shè)備和電源問題等，其中任何一個原因都有可能造成嚴重事故^[2]。因此加強煤礦電氣設(shè)備的基礎(chǔ)管理工作是當(dāng)前安全生產(chǎn)形勢下必須進行的問題，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)主要包含計算機、數(shù)據(jù)處理、無線通信等方面，從設(shè)備的基礎(chǔ)管理來細化煤礦電氣安全管理的工作，要按照系統(tǒng)中幾個核心環(huán)節(jié)來加重機構(gòu)和組織的建設(shè)，建立對應(yīng)的電氣組、電纜組、小型復(fù)雜電氣組、電氣管理組等多個對應(yīng)機構(gòu)，并定期做好專業(yè)人員培訓(xùn)和考核工作，從基礎(chǔ)上強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)非爆炸性場合和條件進行，例如基礎(chǔ)的煤礦低瓦斯?jié)舛染总噲?、核心的進風(fēng)巷、總進風(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，造成重大人員和財產(chǎn)損失，因此必須重視這些設(shè)備的維護檢修和管理。為此可從以下兩方面進行完善：a) 礦井的回路電源設(shè)置。一般來說煤礦電氣線路都有兩條回路，任何一個回路發(fā)生故障時另一個回路均可替代，因此回路設(shè)置也有著一定要求。必須保障發(fā)生故障時2個或2個以上線路能保持正常工作，任何一個回路的保護動作未觸發(fā)時必須有一個電源保持正常工作，任何主保護和主線路發(fā)生故障時必須有人為糾正和保護措施；b) 保障電氣設(shè)備的安全運行，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) 按照國家規(guī)定和標(biāo)準來規(guī)定和規(guī)范地完成架空線路的鋪設(shè)，保障桿塔型式、導(dǎo)線選型、線路設(shè)置等滿足安全運行標(biāo)準，對于低于20 kV的礦井架空線路嚴禁使用拱桿設(shè)置；b) 合理選擇電源架空線路路徑，并盡量避開儲氣開采區(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，桿間距離也要滿足規(guī)定。為防止出現(xiàn)線路共振事故必須安裝必要的防震錘和護線條等；c) 保持備用線路和運行線路的負載一致，同時線路設(shè)置要能實現(xiàn)固定故障線路的切換，并保障人為操作能及時恢復(fù)電路^[5]。

2.4 井下電氣設(shè)備的維護和管理

短路是煤礦井下設(shè)備管理常見的問題，主要是由電位差或電阻較小的線路短接導(dǎo)致的事故。由于短路會導(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。除短路外還有兩個重要電氣故障就是負荷過載和欠電壓，負荷過載就是在正常工作中配電回路實際電流超過了設(shè)計及額定電流，且較長時間的負荷過載會加大對電纜及電氣設(shè)備的損壞，并可能引發(fā)其它重大事故。負電壓是指電動機連接的電壓不能達到實際工作要求，電動機在較低電壓下內(nèi)部工作電流也會相應(yīng)加大，所以導(dǎo)致事故發(fā)生^[6]。

以上三個問題是造成井下電氣設(shè)備的重要成因，所以必須加強其管理和維護的措施。主要方面有：a) 提高過流電流的預(yù)防。電路中電流長期超過額定電流會給用電設(shè)備造成極大損害，短路就是其中一種極端情況。這類過電流保護沒有根本性解決辦法，主要可通過加強電氣設(shè)備的維護和保養(yǎng)來開展，減少此類事故的發(fā)生率，并針對重點保護系統(tǒng)和設(shè)備做出針對性保護措施。要做好設(shè)備的日常檢修工作，要定期按照規(guī)定對各類保護措施進行靈敏性和穩(wěn)定性的檢修，并及時跟換落后的保護設(shè)備；b) 提高動力變壓器和高壓電動機的保障措施，其中應(yīng)用較為常見的是井下PB系列的隔爆配電箱^[7]。其過流繼電保護和無壓釋放功能能有效提高對欠電壓和短路的保護，但由于當(dāng)前的PB系列配電箱并沒有對延時動作和反時限動作的保護，例如在采煤機啟動時產(chǎn)生的啟動電流，繼電保護就無法對此電流做出回應(yīng)，所以可對PB系列配電箱進行一定的改進，加裝一套反限時動作和電子式負荷保護措施；c) 做好井下電氣設(shè)備的接地規(guī)范。接地保護是在分流和等電位基礎(chǔ)上進行的，由于很多設(shè)備的金屬外殼可能由于內(nèi)部電阻和線路設(shè)計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 電纜線路的電流測定和管理

要為礦井電氣設(shè)備提供安全穩(wěn)定的電流，除了基本的保護設(shè)備外，還需重視電纜容性電流的測定和管理，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。對于沒有設(shè)置消弧線圈的線路，零序電流超過前零序電壓90°則為費故障線路，反之則為故障線路。需注意是對于聯(lián)絡(luò)線路，零序電流的大小和方向和接地點有很大關(guān)系。當(dāng)設(shè)置消弧線圈時，欠補運行狀態(tài)下故障線路的零序電流也將大大減小，如果補償后接地電流仍較小，其大小和方向均會發(fā)生變化，此時其零序功率也會受到補償度嚴重影響（煤礦生產(chǎn)常用的電纜容性電流經(jīng)驗數(shù)據(jù)見表1）。

為此必須做好電纜漏電保護工作，其主要保護原則為合理調(diào)節(jié)零序電流動作值，并區(qū)分對待接地線路和非接地線路。漏電保護臨界電流設(shè)置為本線路容性電流的1.2倍為標(biāo)準（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計算，漏電保護的固定值則為：

I_漏電保護=k·1.2·L，（1）

式（1）中，I_漏電保護為漏電保護臨界電流，A；k為保護系數(shù)；L為長度，m。保護方式為不投閘不跳閘，僅出現(xiàn)預(yù)警信號。漏電報警的保護動作為投跳閘，一般設(shè)定為本線路容性電流的1.5倍，其定值為：

I_漏點警告=k·1.2·L，（2）

式（2）中，I_漏點警告為漏點警告臨界電流值，A；k取1.5。投跳閘時間為0.3 s。

隨著煤礦生產(chǎn)規(guī)模和現(xiàn)代化進程不斷發(fā)展，越來越多新技術(shù)和設(shè)備被應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)中，其自動化程度也越來越高，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、維護和管理，還需一整套現(xiàn)代化安全規(guī)章和管理輔助進行，并不斷強化各個階層從業(yè)人員的職業(yè)素質(zhì)，保障煤礦企業(yè)安全高效生產(chǎn)。

[1] 田慶軍,周曉娟.當(dāng)前煤礦電氣設(shè)備安全管理存在的問題和對策[J].煤炭技術(shù),2009,28(2):190-191.

[2] 高俊海.煤礦電氣設(shè)備安全管理存在的問題及對策[J].科技信息,2009(16):666.

[3] 王記生.當(dāng)前煤礦電氣設(shè)備安全管理存在的問題和對策[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）,2013(2):123-124.

[4] 李志剛.淺談煤礦電氣安全隱患及解決對策[J].電子世界,2014(14):482.

[5] 葉麗娜.煤礦電氣設(shè)備管理現(xiàn)存問題之我見[J].海峽科學(xué),2010(9):47-48.

[6] 楊俊杰.關(guān)于煤礦生產(chǎn)中電氣設(shè)備的安全及管理[J].現(xiàn)代經(jīng)濟信息,2009(23):250.

[7] 許 東.煤礦井下電氣設(shè)備安全管理之我見[J].工會博覽·理論研究,2010(7):105.

[8] 劉 兵.整改資源煤礦井下生產(chǎn)中電氣設(shè)備的安全及管理[J].中國科技博覽,2012(26):455.

（責(zé)任編輯：高志鳳）

收稿日期：2015-09-14

作者簡介：張宜虎，1983年生，男，山西大同人，2006年畢業(yè)于中北大學(xué)自動化專業(yè)，工程師。