关键词：煤矿电气设备；管理技术；漏电保护

中图分类号：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

随着企业现代化的不断发展，越来越多自动化设备和技术被广泛应用。煤矿电气设备贯穿于煤矿生产运输整个环节，整个电气设备的管理系统包含了三方面工作，分别是软件、硬件和人的管理。硬件管理是与煤矿生产有关的一切电气设备例如自动化仪表、仪器等的安装和管理，软件管理主要为配套的制度和政策，人的管理对应的是现代化的安全管理方法^[1]。特别是随着先进设备的不断引入，在提高煤矿现代化、智能化和高效率的同时，也给其电气设备管理提出了更高要求。

煤矿电气安全管理技术主要包含三个角度的内容，分别是软件、硬件及人的管理。尽管应用了现代化管理技术，但三个维度仍存在着一定的问题，主要表现在：

1.1 软件方面的问题

所谓软件并不是自动化技术和设备中的计算机软件，而是与硬件和设备管理相配套的管理制度和规定。例如现阶段煤矿安全管理和煤矿设备检修等方面规章制度的完善等。当前很多煤矿尽管都加大了相关规章制度的普及和学习，但制度内容的落实还存在一定问题，或对制度的理解存在问题，导致很多重特大事故的发生往往是因为电气管理细节上的忽视。

1.2 硬件方面的问题

硬件就是指与煤矿生产、运输等有关的一切仪器和仪表。这些基本的硬件和设备是当前保障安全生产的重要基础，但由于很多企业的资金和人员投入有限，一方面硬件本身技术不能达到要求，另一方面这些硬件和设备的后期维护也无法满足要求，进而导致由硬件技术引发的安全事故。

1.3 人员管理方面的内容

整个电气设备管理中人占据着重要地位，因为与之有关的硬件和软件操作均是由人来操作的。因此人的管理技术、安全操作等有着非常大的影响，甚至很多时候人是导致安全生产事故的主要因素。现阶段煤矿从业人员素质普遍偏低，而随着新技术和新设备的应用，技术和素质需求之间的矛盾越来越大。

2.1 强化煤矿电气安全管理的基础工作

首先不断推进煤矿电气设备的现代化，并不断推动系统的建设和完善。对于煤矿电气安全管理工作来说，当前的电气设备管理也逐渐呈现出多元化特点，例如电设备自身缺陷、电气设备和电源问题等，其中任何一个原因都有可能造成严重事故^[2]。因此加强煤矿电气设备的基础管理工作是当前安全生产形势下必须进行的问题，具体系统结构如图1所示。基础的煤矿电气设备和技术主要包含计算机、数据处理、无线通信等方面，从设备的基础管理来细化煤矿电气安全管理的工作，要按照系统中几个核心环节来加重机构和组织的建设，建立对应的电气组、电缆组、小型复杂电气组、电气管理组等多个对应机构，并定期做好专业人员培训和考核工作，从基础上强化煤矿电气管理水平^[3]。

 

 

2.2 电气设备的合理选型和可靠性分析

当前，煤矿电气设备主要有矿用一般型和矿用防爆型两种。前者一般是应用于常规非爆炸性场合和条件进行，例如基础的煤矿低瓦斯浓度井底车场、核心的进风巷、总进风巷等环境。而后者则包含了主要的隔爆和防爆功能，主要类型有本质安全型、增安型、浇封型和特殊型等。两者应用效果也与应用场景有着直接关系，因此必须充分考虑应用环境，在煤矿通信、监控、信号较弱的系统中，选择合理的煤矿电气设备^[4]。

2.3 地面供电系统管理技术

地面供电是煤矿电气设备中的核心部分，其常见故障有电网停电故障、电网接地故障、洪涝电路故障等。这些故障均可能导致大规模矿井停电，造成重大人员和财产损失，因此必须重视这些设备的维护检修和管理。为此可从以下两方面进行完善：a) 矿井的回路电源设置。一般来说煤矿电气线路都有两条回路，任何一个回路发生故障时另一个回路均可替代，因此回路设置也有着一定要求。必须保障发生故障时2个或2个以上线路能保持正常工作，任何一个回路的保护动作未触发时必须有一个电源保持正常工作，任何主保护和主线路发生故障时必须有人为纠正和保护措施；b) 保障电气设备的安全运行，重视日常检修和管理工作的质量。主要有三方面的工作：a) 按照国家规定和标准来规定和规范地完成架空线路的铺设，保障杆塔型式、导线选型、线路设置等满足安全运行标准，对于低于20 kV的矿井架空线路严禁使用拱杆设置；b) 合理选择电源架空线路路径，并尽量避开储气开采区、滑坡区和塌陷区等。塔杆的基础要能保障塔杆不至于倾斜并有良好排水措施，钢筋混凝土材质的塔杆不能出现裂缝，杆间距离也要满足规定。为防止出现线路共振事故必须安装必要的防震锤和护线条等；c) 保持备用线路和运行线路的负载一致，同时线路设置要能实现固定故障线路的切换，并保障人为操作能及时恢复电路^[5]。

2.4 井下电气设备的维护和管理

短路是煤矿井下设备管理常见的问题，主要是由电位差或电阻较小的线路短接导致的事故。由于短路会导致发生瞬间的较大电流，所以极易发生电气故障，出现严重安全事故，并可能引发火灾、煤尘和瓦斯爆炸等。除短路外还有两个重要电气故障就是负荷过载和欠电压，负荷过载就是在正常工作中配电回路实际电流超过了设计及额定电流，且较长时间的负荷过载会加大对电缆及电气设备的损坏，并可能引发其它重大事故。负电压是指电动机连接的电压不能达到实际工作要求，电动机在较低电压下内部工作电流也会相应加大，所以导致事故发生^[6]。

以上三个问题是造成井下电气设备的重要成因，所以必须加强其管理和维护的措施。主要方面有：a) 提高过流电流的预防。电路中电流长期超过额定电流会给用电设备造成极大损害，短路就是其中一种极端情况。这类过电流保护没有根本性解决办法，主要可通过加强电气设备的维护和保养来开展，减少此类事故的发生率，并针对重点保护系统和设备做出针对性保护措施。要做好设备的日常检修工作，要定期按照规定对各类保护措施进行灵敏性和稳定性的检修，并及时跟换落后的保护设备；b) 提高动力变压器和高压电动机的保障措施，其中应用较为常见的是井下PB系列的隔爆配电箱^[7]。其过流继电保护和无压释放功能能有效提高对欠电压和短路的保护，但由于当前的PB系列配电箱并没有对延时动作和反时限动作的保护，例如在采煤机启动时产生的启动电流，继电保护就无法对此电流做出回应，所以可对PB系列配电箱进行一定的改进，加装一套反限时动作和电子式负荷保护措施；c) 做好井下电气设备的接地规范。接地保护是在分流和等电位基础上进行的，由于很多设备的金属外壳可能由于内部电阻和线路设计缺陷造成不安全带电现象，所以必须重视井下电气设备的接地安全和规范^[8]。

2.5 电缆线路的电流测定和管理

要为矿井电气设备提供安全稳定的电流，除了基本的保护设备外，还需重视电缆容性电流的测定和管理，尤其是高压系统电缆漏电电流大小与接地阻抗和方式有着很大关系。对于没有设置消弧线圈的线路，零序电流超过前零序电压90°则为费故障线路，反之则为故障线路。需注意是对于联络线路，零序电流的大小和方向和接地点有很大关系。当设置消弧线圈时，欠补运行状态下故障线路的零序电流也将大大减小，如果补偿后接地电流仍较小，其大小和方向均会发生变化，此时其零序功率也会受到补偿度严重影响（煤矿生产常用的电缆容性电流经验数据见表1）。

为此必须做好电缆漏电保护工作，其主要保护原则为合理调节零序电流动作值，并区分对待接地线路和非接地线路。漏电保护临界电流设置为本线路容性电流的1.2倍为标准（1.2为可靠系数），参照表1中的数字，如果其零序电流以1.2 A/km计算，漏电保护的固定值则为：

I_漏电保护=k·1.2·L，（1）

式（1）中，I_漏电保护为漏电保护临界电流，A；k为保护系数；L为长度，m。保护方式为不投闸不跳闸，仅出现预警信号。漏电报警的保护动作为投跳闸，一般设定为本线路容性电流的1.5倍，其定值为：

I_漏点警告=k·1.2·L，（2）

式（2）中，I_漏点警告为漏点警告临界电流值，A；k取1.5。投跳闸时间为0.3 s。

随着煤矿生产规模和现代化进程不断发展，越来越多新技术和设备被应用到煤矿生产中，其自动化程度也越来越高，也给煤矿电气设备管理提出了更高要求。除了基本的设备和仪器等的检修、维护和管理，还需一整套现代化安全规章和管理辅助进行，并不断强化各个阶层从业人员的职业素质，保障煤矿企业安全高效生产。

[1] 田庆军,周晓娟.当前煤矿电气设备安全管理存在的问题和对策[J].煤炭技术,2009,28(2):190-191.

[2] 高俊海.煤矿电气设备安全管理存在的问题及对策[J].科技信息,2009(16):666.

[3] 王记生.当前煤矿电气设备安全管理存在的问题和对策[J].城市建设理论研究（电子版）,2013(2):123-124.

[4] 李志刚.浅谈煤矿电气安全隐患及解决对策[J].电子世界,2014(14):482.

[5] 叶丽娜.煤矿电气设备管理现存问题之我见[J].海峡科学,2010(9):47-48.

[6] 杨俊杰.关于煤矿生产中电气设备的安全及管理[J].现代经济信息,2009(23):250.

[7] 许 东.煤矿井下电气设备安全管理之我见[J].工会博览·理论研究,2010(7):105.

[8] 刘 兵.整改资源煤矿井下生产中电气设备的安全及管理[J].中国科技博览,2012(26):455.

（责任编辑：高志凤）

收稿日期：2015-09-14

作者简介：张宜虎，1983年生，男，山西大同人，2006年毕业于中北大学自动化专业，工程师。