李晓峰
国家能源集团神东煤炭集团上湾煤矿 内蒙古鄂尔多斯市 017209
摘要：随着煤矿生产技术水平提高，自动化及规模化采煤技术普及，提高供电系统运行的可靠性就显得尤为重要。针对这种情况本文对煤矿供电系统中继保护以及故障检测的相关内容进行了研究，保证煤矿供电系统安全稳定运行有重要意义。
关键词：煤矿供电系统；继电保护；故障检测
０引言
煤矿的供电系统对保证井下的正常运转至关重要，而继电保护系统则是保障供电系统正常运行的关键。在煤炭开采过程中出现的许多事故都与继电保护装置的使用存在一定的联系，因此应对继电保护以及常见的故障进行分析，制定相应检测方法与解决措施。同国外的大型煤矿相比，我国某些煤矿在供电系统中使用的继电保护技术的水平还处在初级阶段，安全性较差。为此，必须加大相关技术的研究力度，不断的总结经验教训，提高继电保护以及故障检测的技术水平，从而确保煤矿供电系统的运行不受影响。
１继电保护在煤矿供电系统中的应用
1.1继电保护类型
煤矿井下供配电系统继电保护装置比较常见的有电流保护装置、电压保护装置以及瓦斯电保护装置。电流保护装置主要分为漏电、短路和过负荷保护，当实际的电流量超过规定值时，系统便能够自动启动相关的保护。在电压保护装置中，有欠压以、电压、缺相等保护，为了确保供电系统运行过程中的波动变化或故障状态不会损坏供电线路、设备，供电系统需要使用电压保护装置。瓦斯电保护或瓦斯电闭锁装置，在煤矿井下应用比较普及，为避免电火花造成瓦斯爆炸事故，通过检测环境的瓦斯浓度，在超过限值时对供电线路自动断电且进行闭锁，实现防止事故发生的目的，这也是《煤矿安全规程》强制要求装配的电气保护之一。
1.2继电保护的作用
煤矿在开采的过程中，需要供电系统为各种设备提供电力，但受多种因素影响，导致供电系统常出现短路故障，对煤矿井下工作的正常进行产生较大的影响，为此，煤矿企业必须采取相应的继电保护措施，使供电系统的稳定性能够有所保证。而继电保护装置能够对煤矿供电系统的运行状态进行实时的监控，如果出现故障能够进行及时的告警，并将故障部分隔离出整个供电系统中。此外，继电保护系统还能够供电系统中电气设备的运行情况进行监测，对出现的异常情况能够及时反馈，使相关工作人员可以及时的采取合理的措施进行解决。
1.3继电保护的要求
煤矿中应用的供电系统需要满足可靠、灵敏以及速动等要求，相关的继电保护装置对出现的故障能够快速的隔离并排除，确保设备不会被损坏。当供电系统出现故障时，继电保护装置需要能够根据故障类型的不同采取相对应的保护措施。此外，当供电系统出现故障时，继电保护装置还需要能够对实际的问题情况进行合理的判断并进行及时的隔离，从而保证不会对整个供电系统产生较大的影响。
２煤矿供电系统常见故障以及检测方法
2.1常见故障
在煤矿的供电系统中，短路是比较常见的故障，此外还有瓦斯故障以及电压故障等多种问题，一旦出现这些故障，会对供电系统的电力供应产生较大影响，进而影响相关电力设备的正常使用。
2.2故障检测的方法
（1）绝缘摇测法
当故障出现后，对供电线路可能出现线路进行绝缘摇测，通过观察摇测结果断定是否出现故障。
（2）短接检测法
当煤矿的供电系统出现故障后，现场的技术人员会对短接线的情况进行判断，缩小故障检测范围，从而使故障检测的效率得以提升。对于供电系统电路的回路开路，通常使用的是短接的检测方法，即使继电器没有动作也能够触发保护行为。
（3）替换检测法
供电系统出现故障时，使用新的元件替换故障元件，从而确定故障的发生范围。
（4）参照检测法
技术人员在对故障的范围进行判定时，需要使用正常和非正常技术对比相关技术参数，从而明确接线的错误类型。例如在对定值进行校正的过程中，如果检测值和预期值不一致，不能够对故障原因进行准确判断时，就可以利用参照检测法。
（5）直观检测法
供电系统有故障发生后，需要查看跳闸线圈或者合闸接触器的实际情况，明确回路中是否存在故障。如果继电器内部出现发黄的情况，技术人员可以通过烧焦为味道确定故障发生的具体位置。
3煤矿供电系统继电保护措施
3.1过负荷保护
煤矿供电系统在实际运行的过程中容易出现过负荷问题，这主要是由于重载启动导致的。在规定温度范围内，供电系统中的电力设备需要能够持续工作，因此变压器以及电动机等设备都有一定的过载能力。如果负荷的电流超过规定要求时，则容易出现负荷故障，对供电系统的运行产生较大影响。为了能够使供电系统中的元件不受损害，降低过电流的时间，系统中需要配置继电保护装置，能够进行过负荷保护，减小出现负荷故障的概率。
3.2过电流与电流速断保护
煤矿供电系统在工作过程中，如果井下电缆出现相间短路的情况，会引发过电流与电流速断问题，导致母线电流会瞬间增大，电压减小。一旦出现这种故障，供电系统中的电力设备在短时间内就会被烧坏。而通过应用继电保护装置，则能够迅速的进行保护，及时的将外短路故障进行切除，自动返回速写装置。而电路速断保护装置则应用在地面的变电所中，在对动作值进行计算时，应根据保护区末端的最小运行方式，对三相短路电流值进行整定。
3.3单相接地保护
煤矿供电系统中的单相接地也是比较常见的故障，因此需要在地面和井下变电所高压馈线中配置相应的单相接地保护装置，从而能够对故障的实际情况进行了解，及时的报警并有针对性的采取措施，尽可能的缩小事故范围。
4案列分析
以某煤矿供电系统为分析对象，由于投产时间较早，供电设备、缆线老化，且供电保护功能不全，原有设计已无法满足实际需求，导致其煤矿供电系统容易出现故障，为了确保供电系统的运行可靠性能够得到保障，需要增加相应的继电保护装置。
4.2继电保护接地系统设计原则
（1）对于超过供电电压36V的电气设备，如果其绝缘损坏会存在较大的安全隐患，威胁现场工作人员的人身安全，因此必须需要配置相应的接地保护装置，并且接地的电气设备和局部的接地保护装置应当和井下的接地极形成总的接地网，从而保证接地保护的效果。
（2）继电保护采用零序保护以及过流保护等多种保护措施，在应用速断保护装置时应确保不会出现三相短路电流，并尽量加大母线的电压。
4.3供电系统的设计
（1）煤矿井下的综采面需要设计进风和回风巷口以及局部接地极，对巷口中的高压连接器配置局部接地极，并将一组局部接地极集中安装到多台电力设备中。
（2）接地网保护接地点的电阻应低于2Ω。
（3）电气设备的接地保护装置的制造材料不能够使用镀锌扁铁。
（4）技术人员需要按照相关规定对局部接地极以及接地部件的材质的几何参数进行设置，并且不能够使用铝导体材料制作连接导线与接地导线。
（5）接地极需要安装到低压馈电开关以及照明综合保障等设备上，并且辅助接地极和局部接地极的距离应大于5m，辅助母线电缆的截面积应大于25mm2。此外，主水泵房应当配置主接地极，在配电点设置局部接地极，将电缆接地芯线与专用的接地线连接起来，从而形成接地网。
5结语
供电系统的运行状态直接影响着煤矿开采工作能否正常进行，因此保证煤矿供电系统运行的安全性与可靠性就非常重要。本文对煤矿供电系统的继电保护进行分析，明确了供电系统中容易出现的故障，并结合某煤矿供电系统的设计案例，提出相应的保护措施，对提升煤矿供电系统运行的稳定性有一定帮助。
参考文献
[1]丁行涛. 提高煤矿供电系统可靠性的措施与对策[J]. 山东工业技术, 2016(14):68-68.
[2]陈浩. 分析煤矿供电系统和电气设备的保护[J]. 当代化工研究, 2019, No.47(11):100-101.
[3]谢国朝. 基于煤矿供电系统和电气设备保护的探讨[J]. 华东科技:学术版, 2013(10):368-369.
姓名：李晓峰（1918.12--）；性别：男，籍贯：云南昭通人，学历：本科，现有职称：工程师；研究方向：机电；