煤矿电气安全技术

供电安全技术

第一节变压器的中性点运行方式

在交流供电系统中，变压器的中性点运行方式有三种，即直接接地、不接地和经消弧线圈(或限流阻抗)接地。变压器的不同运行方式，对井下供电的安全有直接影响，下面就不同的运行方式的特点做简要的分析。

1、变压器中性点直接接地的危害。中性点直接接地的危害主要有两方面：一是人体触电时大大增加了人体的触电电流；二是单相接地时形成了单相短路。因此中性点直接接地对人身安全和矿井安全都极为不利。如图1所示是在变压器中性点直接接地的供电系统中，人触及一相带电体时的情况。当人体触及一相带电体时，跨接于人体的是相电压(人身电阻定为1000Ω)，通过计算，当电源电压为380V时通过人体电流为220mA，660V时为380mA，1140V时为660mA。此时的电流路径为：电源a相→人身→大地→接地体→电源中性点。

当人体通过5mA电流时，就有触电感觉，通过30～50mA电流时，就有生命危险，通过50mA以上电流时绝对有生命危险。设计漏电保护时，假定人身电阻为1000Ω，通过人体的触电电流不超过30mA为安全电流。当电网一相接地时，由于变压器中性点直接接地，电流没有经过阻抗而直接流回到了电源，形成了单相短路。单相短路电流很大，在接地点将产生很大的电弧，有可能引起瓦斯和煤尘爆炸或人员伤亡。因此，《煤矿安全规程》规定：严禁井下配电变压器中性点直接接地，严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。

2、变压器中性点不接地运行方式。如图2所示，ra、rb、rc分别是电缆三

相芯线的绝缘电阻，Ca、Cb、Cc为三相芯线的对地电容。假如忽略电缆的对地电容，此时人触及一相带电体，则人身的触电电流通过路径为：电源a相→人体→大地→b相c相绝缘→b相→c相芯线→电源中性点。

设电网每相绝缘电阻在380V时为90000Ω，660V时为35000Ω，而人身电阻仍为1000Ω，通过计算，其触电电流分别为7mA和30mA。由此可知，在中性点不直接接地时，通过人体的电流是安全的。

由于分布电容不应忽略，目前采用在漏电继电器中加零序电抗线圈来补偿对地电容电流。

(3)变压器中性点采用消弧线圈接地运行方式。从图3看出，变压器中性点经消弧线圈接地后，当人触及一相带电导体时，通过人体的电流将增加一个流

过消弧线圈的电流分量I

L ，因而此时流过人体的电流是I

r

、I

C

、I

L

。和I

L

的向量

和，即I

B =I

r

+ I

C

+I

L

，因为消弧线圈的电阻很小，可忽略不计，所以可以把消

弧线圈看成是一个纯电感线圈，I

L 是纯电感电流，在相位上与电容电流I

C

相差

180º，从而可以根据向量图，变成代数和形式，从而可以求得流过人体的电流：

22)(L c r b I I I I -+=

由上式可知，此时流过人体中的电容电流分量被电感电流分量抵消了一部分，因而流过人体的总电流减小，安全程度得到了提高。这种利用电感电流来抵消电容电流的作法，叫做电容电流的补偿。

同理，在电网发生一相线路接地故障时，也可以利用上述电感电流接地点电流中的电容电流分量，来减小漏电电流。

第二节 采区供电安全

一、对机电硐室的规定与要求

(1)永久性井下中央变电所和井底车场内的其他机电设备硐室，应砌碹或用其他可靠方式支护，采区变电所应用不燃性材料支护。硐室必须装设向外开的防火铁门。铁门全部敞开时，不得妨碍运输。铁门上应装设便于关严的通风孔。装有铁门时，门内可加设向外开的铁栅栏门，但不得妨碍铁门的开闭。

从硐室出口防火铁门起5m 内的巷道，应砌碹或用其他不燃性材料支护。硐室内必须设置足够数量的扑灭电气火灾的灭火器材。

井下中央变电所和主要排水泵房的地面标高，应分别比其出口与井底车场或大巷连接处的底板标高高出O ．5m 。

(2)采掘工作面配电点的位置和空间必须能满足设备检修和巷道运输、矿车通过及其他设备安装的要求，并用不燃性材料支护。

(3)变电硐室长度超过6m 时，必须在硐室的两端各设1个出口。

(4)硐室内各种设备与墙壁之间应留出0．5m 以上的通道，各种设备相互之间，应留出O ．8m 以上的通道。对不需从两侧或后面进行检修的设备，可不留通道。

(5)带油的电气设备必须设在机电设备硐室内。严禁设集油坑。

(6)硐室不应有滴水。硐室的过道应保持畅通，严禁存放无关的设备和物件。带油的电气设备溢油或漏油时，必须立即处理。

(7)硐室入口处必须悬挂“非工作人员禁止入内”字样的警示牌。硐室内必须悬挂与实际相符的供电系统图。硐室内有高压电气设备时，入口处和硐室内必须在明显地点悬挂“高压危险”字样的警示牌。

(8)采区变电所应设专人值班。无人值班的变电硐室必须关门加锁，并有值班人员巡回检查。

(9)硐室内的设备，必须分别编号，标明用途，并有停送电的标志。

二、工作面配电点的设置

工作面配电点是将采区变电所送来的电能再分配给采掘工作面的电机、电钻和照明装置，如图所示。

工作面配电点设在低压开关设备集中的地方，其特点是需要经常随工作面移动。所以一般不需要开设专门的硐室，大都直接设在工作面附近的运输平巷或回风巷的一侧，位置一般距工作面70～100m处。

对于掘进工作面的配电点，大都设在掘进巷的一侧或掘进巷道的贯通巷内，一般距工作面80～lOOm处。

由于采掘工作面的电气设备随工作面的推进而经常移动，并且它们的负荷大、变化大、起动频繁，加之工作的自然环境又差，为了保证安全用电和正常生产，并适应电气设备经常移动和日常维修的需要，一般每一个配电点都需设置一台电源进线总开关。而且总开关必须与其他开关放置在一起，以利于停、送电操作。

三、触电的危害及防治措施

1．触电的危害

人身接触带电导体或因绝缘损坏而带电的设备外壳时，都可能造成触电事故。由于井下的特殊工作条件，发生触电的可能性较大。

触电对人体组织的破坏性是很复杂的。一般对人体的伤害大致可分为电击和电伤两种情况。电击是指触电后电流通过人体，在热化学和电解作用下使呼吸器官、心脏和神经系统受到损伤和破坏。多数情况下电击可以使人致死，所以是最危险的。电伤是指由于强电流瞬时通过人身某一局部，或电弧烷伤人体，造成对人体外表器官的破坏，当烷伤面积不大时，不至于有生命危险。