煤矿井下供电系统的三大保护

煤矿井下供电系统的三大保护

[摘要]随着煤矿井下供电系统结构和运行的优劣直接影响到煤矿正常的生产。因此，本文作者对煤矿井下安全供电系统及漏电保护原理应用做出分析探讨！

[关键词]煤矿井下供电系统漏电保护

中图分类号：td611 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）10-0309-01

随着煤矿井下采掘机械化程度的提高，生产工作面不断向前延伸、扩大，采掘电气设备总容量不断增大，供电距离同时也在增长，给煤矿井下安全供电带来了更繁重的任务。煤矿井下供电系统结构和运行的优劣直接影响到煤矿成产的安全性、可靠性、合理性和经济性。

煤矿井下在供电系统的运行过程中，往往由于电气设备绝缘损坏，操作维护不当以及外力破坏等原因，造成短路、过载、漏电、断相故障或其他不正常的运行状态。影响矿井的正常生产，甚至危及人身安全。

当供电系统出现不正常运行状态（如单相接地及电气设备过负荷）时，电气保护装置能发出信号提示专责人员进行处理，或自动地将故障切除，限制事故范围扩大。

煤矿井下电气的“三大保护”（漏电保护、过流保护和接地保护），是我国煤矿井下电气设备和线路普遍具备和使用的有效保护。

1 过电流保护

过电流故障有短路、过载和单相断线三种原因。

短路是指电路的相与相之间绝缘损坏而直接短接形成回路。井下短路分为三相、两相两种，而单相接地不属于短路，但可发展为短路。电气设备允许过流和时间与其过流程度成反比，即过流程度越大，设备的温度升高越快，达到所需温度时间越短。为此必须当过流和超时这两个条件相匹配时，才称为过负荷。供电线路或用电设备一相线断开时称为断相。电动机的此种运转状态叫做单相运行，其运行电流会超过额定值，最大时可达额定值的1.73倍，故电动机温度上升，甚至烧毁。对上述故障的保护装置称过流保护装置，设于开关内。其中晶体管过流综合保护装置，保护电机性能尤佳，矿井低压电网中过流保护装置的设置、整定必须满足以下几个要求：1）选择性

当供电系统发生故障时，电气保护装置应能有选择地将故障段切除，即断开距离事故点最近的开关，从而保证供电系统的其他部分能正常运行。

为了保证电气保护装置的动作有选择性，按上级开关保护动作值应比下级开关保护的动作值大1.1倍以上；上级开关的动作时间比下级开关的动作时间长0.5 s的原则进行整定。但在开关级数较多和保护装置的特性不易配合时，要注意整定是否满足可靠性。

2）快速性

要求电气保护装置能快速切除故障或异常情况，限制故障扩大。3）灵敏性

电气保护装置对其保护范围内的故障和不正常运行状态的反应能

力称为灵敏性，以灵敏系数表示。灵敏系数是保护装置在其保护范围内的最小短路电流对保护装置的动作电流之比。所有电气设备，其过流继电器的最低灵敏系数为1.5，后备保护灵敏系数为1.2。熔断器过流保护的灵敏系数为4或7。在380、660伏，额定电流100安以上的熔体取4；额定电流为100安以下的熔体取7；127伏一律取4。

4）动作可靠性

动作可靠性是指在线路和电气设备发生故障时，需要保护装置动作时它能可靠动作，不会拒绝动作。例如，鼠笼异步电动机正常启动电流为额定电流的5～7倍，这时若保护装置动作，电动机就会停止运转，此动作为误动作；若电动机出现短路故障，线路流过短路电流，此时装置不动作，称为拒动，这都是不可靠动作。因此对保护装置必须进行正确整定和定期校验，以实现上述“四性”。

2 漏电保护

目前国内井下广泛采用的变压器中性点绝缘的供电系统，漏电故障的明确定义：在中性点绝缘的供电系统中，发生单相接地（包括直接接地和经过渡阻抗接地）或两相、三相对地的总绝缘阻抗下降到危险值的电气故障就叫做漏电故障，简称漏电。显然，在这种供电系统中，人身触及一相带电导体的情况，属于单相经过渡阻抗接地，供电系统就发生了漏电。如果漏电发生在工作面附近，则有可能提前引爆电雷管。如果漏电时间过长，可能引起短路事故，烧毁电气

设备、引起电火灾，严重影响生产。这装置可连续监视电网对地的绝缘电阻，当一相或多相绝缘降到危险值或人触及一相导体时能迅速跳闸。当人触及一相或一相接地时装置中的零序电抗器能补偿流过人体或接地漏电电流中的电容电流。

供电网络使用的是无选择性的漏电保护装置，一处漏电必然使总馈电开关跳闸，引起整个电网停电，而且寻找和处理漏电故障费时，势必影响生产。如果由此引起掘进工作面停电，还可能导致瓦斯聚集，带来瓦斯爆炸的危险。因此，矿井低压供电系统中的漏电保护装置应当具有选择性，即只切除漏电故障部分，而其余非故障部分则继续运行。

根据漏电的性质分为集中性漏电、分散性漏电和间歇性漏电

漏电发生后，将此供电系统中的各分路开关分别单独合闸，如果合闸中总馈电发生跳闸则为此分开关分路有集中性漏电，如不跳闸，但分路开关全部合上时则跳闸，一般为分散性漏电。分散性漏电的查找，可以采取将每台分路开关逐个合闸，观察检漏继电器欧姆表指针的变化情况，来确定是哪一条线路的绝缘水平最低，然后用摇表查找是哪台设备或电缆的绝缘水平太低并予以更换。

另外间歇性漏电，这种漏电大部分发生在供电系统内的某台电气设备或开关至负荷之间的电缆，由于绝缘损坏程度不大，不足以使检漏继电器动作，它在一定程度上不影响设备的正常运行。但在条件具备的情况下就会引起漏电发生。

3 保护接地

保护接地，就是用导体把电气设备中所有正常不带电、当绝缘损坏时可能带电的金属部分（电动机、变压器、电器、测量仪表的金属外壳，配电装置的金属构件，电缆终端盒与接线盒的金属外壳等）与埋在地下的接地板连接起来。它是预防人身触电和降低漏电时引燃引爆瓦斯煤尘危险的一项极其重要的措施。

保护接地的接地电阻越小，则流经人体的电流就越小。电流大部分由接地极入地。所以，只要将接地电阻的数值控制在规定的范围以内，就可以使通过人身的电流达到安全值以下，确保了人身的安全。《煤矿安全规程》规定煤矿井下电网上任一保护接地点的接地电阻都限制在2ω以下。

此外，由于装设了保护接地装置，碰壳处的漏电电流大部分将经接地极入地。即使设备外壳与大地接触不良而产生火花时，因接地装置的分流作用，使电火花能量大大减小，引爆瓦斯、煤尘的危险也减小。

井下各种电气设备只装设单独的保护接地装置，要把每个装置的接地电阻降到2ω是困难的。如果把各电气设备的接地装置并联起来效果会更好。

通常利用供电的高、低压铠装电缆的金属外皮（铅包和金属铠装层）和橡套（塑料）电缆的接地芯线或屏蔽护套，把分布在井底车场、运输大巷、中央变电所、采区变电所以及工作面配电点的电气设备（36v以上）的金属外壳（接地装置）和各主接地极、局部接地极连接起来，形成一个井下保护接地网。