煤矿供电三大保护

煤矿井下供电三大保护

（一）矿井低压电的电流保护

一、常见过电流故障的类型

低压电网运行中，常见的过电流故障有短路、过负荷（过载）和单相断线三种

情况。什么是短路电流？

我们首先通过一个简单的实例来说明这一问题：

在正常情况下流过导线、灯的电流为：

I=V/R=220/（R1+R2+R3）

=220/50.48=4.36A

如果在灯头处两根导线相互碰头等于灯泡电阻没有接入，此时流过导线的电流则为：

I=V/R=220/（R2+R3）

=220/2.08=105.5A

1、短路是指供电线路的相与相之间经导线直接逢接成回路。

短路时，流过供电线路的电流称为短路电流。在井下中性点不接地的供电系统中，短路分为三相、两相两种，而单相接地不属于短路，但可发展为短路。

⑴短路故障发生的原因

①线路与电气设备绝缘破坏。例如，绝缘老化、绝缘受潮，接线（头）工艺不合格，设备内部的电气缺陷和电缆质量低及大气过电压等。

②受机械性破坏。例如，受到运输机械的撞击，片帮、冒顶物的砸伤，炮崩，电缆敷设半径过小等。

③误接线、误码操作。例如，相序不同线路的并联，带电进行封装接地线与带封装接地线送电，局部检修送电等。

④严重隐患点。例如，“鸡爪子”、“羊尾巴”处。

⑤带电检修电气设备。

⑥带电移挪电气设备。

⑵短路故障的危害

短路事故是煤矿常见的恶性事故之一，它产生的电流很大，在短路点电弧的中

心温度一般在2500℃~4000℃，可在极短的时间内烧毁线路或电气设备，甚至引起火灾。在遇瓦斯、煤尘时，可以引起燃烧或爆炸.短路可使电网电压急剧下降，影响电气设备的正常工作。

2、过负荷

过负荷也称为过载，是指实际流过电气设备的电流超过其额电流，又超过了允许的过流时间。从过流和时间两个量来说，都是相对量，必须具备过流和超时这两个条件，才称为过负荷。

过负荷常烧坏井下电气设备，造成过负荷的原因有：电源电压过低；重载起动；机械性堵转和单相断相。其共同表现是：电气设备超允许时间的过电流，设备的温升超过其允许温升，有时会引起线路着火，甚至扩大为火灾或重大事故。

3、断相

供电线路或用电设备一相断开时称为断相。电动机的此种运转状态叫单相运行。

断相时产生于供电线路，有时产生于设备内部，其断相的原因有：电缆与电缆的连接、电缆与用电设备的连接不牢，松动脱落或一相虚接而烧断；熔断器有一相熔断；电缆芯线受外力作用而断开。其危害主要表同为过负荷，即电动机电流增加，转矩下降，温度升高，甚至烧毁电动机。

二、低压电网短路电流的计算

低压电网短路电流计算的目的，其一是接最大短路电流选择开关设备，使开关的遮断电流大于所保护电网发生的最大三相短路电流；其二是接保护线路最末端的两相短路电流校验其保护装置的灵敏度，从而达到保护装置的要求。

短路电流的计算，应根据井下低压电网的实际情况，力求计算过程简单，并设定一些条件。

㈠计算低压电网短路电流的设定条件

⑴低压共电系统的容量为无穷大时,变压器二次空载电压维持不变。

⑵计算线路阻抗时，电缆的电阻值若小于其电抗值的三分之一，可忽略电缆的电阻。

⑶计算低压电网短路电流可不计算高压电网阻抗。忽略开关的接触电阻和弧光电阻。

㈡低压电网短路电流的计算

短路电流的计算，有公式法和图表法两种。图表法使用简单，但不如公式法准确。

1、公式计算法

1)利用公式计算短路电流

(1)两相短路电流的计算公式：∑∑+=2

2)2(d )()(2X R U I P

ΣR—短路回路内一相电阻值的总和，Ω

ΣX—短路回路内一相电抗值的总和，Ω

ΣR=R1/Kb2+Rb+R2

ΣX=Xx+X1/Kb2+Xb+X2

Xx—根据三相短路容量计算的系统电抗值，Ω

R1、X1—高压电缆的电阻、电抗值，Ω

Kb—矿用变压器的变比，若一次电压为6000伏，二次电压为400伏、690伏、1200伏时，变比依次为15、8.7、5

Rb、Xb—变压器的电阻、电抗值，Ω

R2、X2—低压电缆的电阻、电抗值，Ω

⑵用公式法计算两相短路电流的准备工作：

①原始资料的搜集。包括低压供电图；电网电压等级；所用变压器型号；分段电缆的型号、规格、长度；开关型号。

②保护范围内两相短路点的选定。

③对查表找（见《电工手册》变压器数据表）或计算变压器和每段电缆的电阻、电抗值；

求出短路回路内一相电阻值、电抗值的总和，便于利用公式计算。

以上前两项内容可标注在低压供电系统图上。

2）三相短路电流的计算

2、用图表法计算两相短路电流

用图表法计算两相短路电流虽比不上公式法计算得准确，但也能满足要求。其步骤如下：

⑴搜集原始资料.同公式法步骤.

⑵确定每台开关的范围.

⑶将实际使用电缆的截面长度换算为标准电缆截面为50mm2的电缆长度.换算方法是：实际电缆长度乘以换算系数。

常用换算表格如下：

⑷计算短路点至变压器

⑸查表求出该点的两相短路电流值。查表求Id（2）时应注意：

①变压器的型号、容量和运行方式要相符。

②实际电压要与表中电压等级相符。

⑹根据Id（2）与Id（3）的关系，算出三相短路电流。

2、短路电流的计算实例如下图所示：

解：

⑴L1的换算电缆长度为L1h=600m（属于标准截面电缆）。L2的换算长度为：L2h=150×1.91=286.5m

⑵d1点至变压器之间的电缆换算长度之和为:

L1h+L2h=600+286.5=886.5m

⑶查表可知d1点的两相短路电流为:Id1(2)=681A

⑷该点的三相短路电流为:

Id1(3)=1.15Id1(2)=783A