引言
煤矿生产安全中的供电系统和电气设备在煤矿生产过程中的作用非常重要。在煤矿生产过程中，供电系统和电气设备广泛应用到继电保护装置。随着社会发展对煤炭需求的不断增大，同时煤炭的生产安全标准也不断提高，煤矿企业不断引进先进技术。特别是随着网络信息技术的不断发展，建设煤矿企业的智能型供电系统和电气设备是提高煤矿生产安全的重要方式。同时，煤矿企业在硬件方面也不断引进新的设备，微处理器在煤矿生产过程中得到大量的应用，为煤矿的安全生产起到很大的作用。
１保护装置及工作原理
目前，煤矿企业采用继电器装置用于供电系统和电气设备的保护。随着技术的不断发展，尤其是网络技术的快速发展，煤矿企业的供电系统和电气设备保护系统逐渐向智能化、自动化等方向发展。微处理器也不断应用到了煤矿企业的生产设备当中，大多设备都使用了继电保护装置。目前的互联网技术、微电子技术以及通信技术等，使得煤矿企业生产设备的可靠性大大提高，从而保证生产安全和生产质量。继电器能够及时反映供电系统和电气设备工作过程中的故障和异常状态，并且把设备的故障信号反馈给设备的自动反应设备，对此作出处理。熔断器、继电器和接触器等装置都可起到保护和应急作用，但是熔断器不能满足工作过程中不断上升的电流带来的不确定情况，而继电器和接触器在煤矿相关设备中的应用比较广泛。主要的继电保护装置有以下几类。
１）信号输入部分：继电保护装置输入信号，做好前置处理工作，使继电器能够对现场物理量进行有效监测。
２）测量部分：通过标准值和运行值的判断，确定保护是否启动。
３）逻辑判断部分：根据一定的逻辑判断是否是断路器跳闸或发出信号，由此决定下一步执行部分的命令。
４）执行部分：保证继电器保护装置平稳运行的关键部分。
２煤矿供电系统出现的问题
２．１主变压器超负荷运行
主变压器在设计和安装初始就设定了容量的大小，但是随着煤矿企业产量的提高，不断添加了功率更大的设备，这样主变压器原来的容量无法满足现有设备的需要。而后期对主变压器升级需要投入一定的成本，所以，大多数的煤矿企业为了减少成本开支，对主变压器并没有及时升级，使得设备长期在超负荷状态下运行，加速了设备的老化过程，设备的供电率不断降低，极有可能出现设备自燃和火灾，严重威胁着煤矿的生产安全。
２．２电源布局和设置不合理
国家相关制度规定，为了防止煤矿生产过程发生故障时生产过程受阻，在建立回路电源线时会考虑建立２条独立的电源线，一条发生故障，另一条备用线立即继续工作。但是部分小型煤矿为了降低成本，２条电源线是不独立建立的，而是使用同一个电源，所以容易出现同时断电的现象。有的企业虽然设置了２条独立的电源线，但是电源线的设置达不到使用标准。矿井设备断电事故还是无法避免，使得矿井事故经常发生。
２．２．１ 谐波对电网造成污染
煤矿企业不断提高生产力，添置了新的大型电机设备，工作功率比较大，同时矿井的工作环境也比较差，而大功率设备在运行过程中容易产生谐波，容易污染电网，影响供电系统的正常工作，继而导致设备发生故障。
２．２．２ 工作人员操作不合理
煤矿工作人员整体安全意识的缺失以及个人工作能力不合格，同时煤矿企业也没有相关的管理制度，导致实际生产过程中出现误操作或者违规操作的现象，员工的这种不良操作习惯不仅危害着生产的安全，对员工自身的安全也有很大的危害，经常出现员工触电事故，严重的还会导致火灾及矿井发生爆炸等重大事故。
２．２．３ 设备维护更新不及时
随着生产技术和生产过程中相关标准的提高，需要对传统落后的设备进行及时的维护和更新，否则容易导致设备故障而引发的矿井事故。但是大多数的煤矿企业往往忽视了更新维护设备的重要性，往往使得设备的工作效率不断降低，发生故障的几率也不断升高，对矿井供电系统的安全运行产生重大威胁［２］。
３电气设备保护类型
考虑到煤矿的不同环境和情况，还使用了隔爆型电气设备，因为矿井对生产安全要求极高，所以要严格控制电气设备的安全性能。电气设备保护类型主要有以下几种。
３．１漏电保护
因为矿井恶劣的工作环境，煤矿的供电系统的绝缘层容易磨损或者受到外界环境的影响加快老化，导致绝缘层破损发生漏电事故。工作人员很容发生触电事故，漏电事故严重威胁着工作人员的人身安全。同时，矿井内存在大量粉尘以及可燃性气体，电火花容易引燃这些物体，导致矿井发生爆炸事故。所以矿井的漏电保护工作至关重要，要不定期对供电系统的绝缘层进行检查，对漏电处进行及时维修，保证安全生产。
３．２过流保护
电网的电流导致矿井发生火灾主要是因为短路、过载以及断相等原因造成，所以要避免设备出现过流现象就需要加强短路、过载以及断相的保护。
１）短路保护：当设备或者线路出现绝缘破损、接线错误等情况，设备容易出现短路现象。设备发生短路的情况下容易出现设备内的电流达到平常值的几十倍，从而损坏电气设备或者供电线路，或者发生电弧引起火灾的情况。所以，设备短路保护反应要及时，保护的范围要足够大，能够及时切断电源。经常用于短路保护的有电磁式继电器和电子式继电器。
２）过载保护：过载指的是设备通过的电流高于标准值，但是倍数较小，使得设备在过载的情况下工作。发生这种情况的原因一般是负载突增、断相或者电压突然降低导致的。长时间的过载运行导致设备温度急剧升高，造成设备绝缘层老化和损坏。当然，过载的时间限制和电流的大小有很大的联系，电流越大过载时间越短。可以使用电磁式继电器、电子式继电器进行过载保护。
３）断相保护：电动机因为电网故障而发生一相熔断器熔断，电动机在缺相电源中运行，这时电动机低速运转，电流过大，很容易发生故障，损坏绝缘。使用电子式继电器和热继电器都可以有效进行断相保护。
３．３接地保护
电气设备的绝缘层是为了预防内部电流，避免电流泄露，如果绝缘层磨损，就可能导致绝缘层带电，进而危害工作人员的生命安全。为了避免电气设备外壳带电，需要对设备做接地处理，保证工作人员的生命安全。
３．４失压保护
电气设备正常工作时，出现失压而导致设备停止运行，在电源电压恢复时，容易对设备造成损坏，也容易危害人员的人身安全。对应供系统来说，电气设备同时启动，电流无法同时达到安全有效的电流值，一些容易发热的设备也容易因为电流过大而发生自燃，导致火灾的发生。目前有效解决这些危害的方法是采用接触器和按钮控制电动机的启动。
４结语
煤矿生产安全至关重要，而煤矿供电系统和电气设备是煤矿生产的重要组成部分，保证供电系统和电气设备的安全就是保证煤矿生产安全的重要条件。所以煤矿企业要加大对矿井供电系统和电气设备的保护力度，不断完善保护措施。加强对供电系统和电气设备的维护和更新，不断提高工作人员安全生产的意识，提高个人生产技能。同时考虑矿井的复杂工作环境，制定符合矿井工作环境的设备防护方案。另外，加强对新技术的应用，不断更新设备，这样才能不断提高煤矿企业的生产安全。
作者：刘波 单位：山西新景矿煤业有限责任公司
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