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1、矿井供电设备及井下供电安全技术一、矿井供电电网保护的类型及要求（一）矿井供电电网类型根据井下电气设备的作用、使用电压等级、作业方式与环境的不同，矿井供电电网保护类型有以下儿种：（I）电流保护：包括短路保护、过流（过负荷）保护；（2）漏电保护：包括非选择性、选择性漏电保护；（3）保护接地：包括系统保护接地、局部保护接地；（4）电压保护：包括欠电压保护、过电流保护；（5）单相断线保护；（6）风电、瓦斯电闭锁；（7）综合保护：有电动机综合保护和电钻（照明）综合保护等。矿井电气保护装置必须具备可选择性、快速性、灵敏性和动作可靠性的特点。（二）对井下供电的要求（1）对井下各水平中央变电所、主排水泵房和下
2、山开采的采取排水泵房供电的线路，不得少于两回路。当任一回路停止供电时，其余回路应担负全部负荷。两回路电源来自各自的变压器和母线段，线路上不应分接任何负载。（2）井下低压配电系统同时存在2种或2种以上电压时，低压电器设备上应明显标出其电压额定值。（3）矿井必须备有井上、井下配电系统图，井下电气设备布置示意图和电力、电话、信号、电机车等线路平面敷设示意图，并随着情况变化定期填绘。（4）电气设备不应超额定值运行。（5）直接向井下供电的高压馈电线上，严禁装设自动重合闸。（6）井上、井下必须装设防雷电装置。（三）对矿井电气保护装置的要求（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
3、切除，即断开距离事故点最近的开关设备，从而保证供电系统的其他部分能正常运行。上一级开关保护的动作值应比下一级开关保护的动作值大1.1倍以上，而且要求上级开关的动作时间比下一级开关的动作时间长0.50.7s。（2）快速性：一般要求电气保护装置能快速切断故障。在快速动作与选择性相矛盾时，一般应先满足选择性的要求。（3）灵敏性：电气保护装置应具有对其保护范围内的故障和不正常运行状态的快速反应能力。（4）动作可靠性：指线路和电气设备发生故障时，保护装置应能可靠动作，不会出现剧烈波动，也不会出现误动。（四）井下电器保护类型由于井下环境条件恶劣，容易发生各种电气事故，因此，必须采取相应的安全措施，设置可靠
4、的保护装置，才能提高矿井生产的安全水平。井下最重要的电气保护是过流保护、漏电保护和保护接地，即井下三大保护。它们是井下安全供电的主要保护技术措施，对确保安全、发展生产起着十分重要的作用。1 .过流保护装置凡是流过电气设备或线路的电流，如果超过其额定值或允许值，都叫作过电流。引起过电流的原因很多，如短路、过负荷、电动机单相运转（断相）等。长时间过电流运行，将导致电气设备与井下电缆的迅速损坏，甚至引发严重的安全事故。为此，对于电气设备和供电线路都必须设置相应的过流保护，以便能及时切断故障处的电源，防止事态的恶化。过流保护包括短路保护、过载保护和断相保护。在保护过程中，过流保护装置应满足以下基本要求
5、：（1）选择性：当电网某部分发生过流故障时，要求保护装置只切除故障设备或线路的电源，尽量缩小停电范围，保证无故障设备继续运行。（2）可靠性：即要求保护装置本身应具有较高的可靠性，不出问题，随时处于可靠的准备动作状态。此外，还要求保护性能可靠，当本保护范围内发生过流故障时，它一定动作（不拒动）；当本保护范围外发生过流故障时，它一定不动作（不误动）。（3）动作迅速性：在故障电流造成危害之前，保护装置便应将过流故障切除。（4）动作灵敏性：保护装置对它所保护范围内发生故障和不正常工作状态的反应能力，称为保护装置的灵敏性。在实际工作中，通常用灵敏系数来衡量保护装置的灵敏程度。对于不同的保护装置和不同的保
6、护对象，灵敏系数的取值也不相同。灵敏系数是考察短路保护装置在其保护范围内出现最小短路电流时，该装置能否可靠动作的重要指标。2 .漏电保护装置矿井下低压电网的漏电，有分散性漏电和集中性漏电两种。分散性漏电主要是由于电气设备和电缆绝缘老化、受潮，使整条线路或整个电网对地绝缘电阻下降而造成的漏电。集中性漏电则是由于电气设备和电缆某一处或某一点受到外界的砸、挤压，或由于某种误作业使导电部分直接接地所造成的漏电。当电网漏电后，将可能导致以下危险：（1）漏电电流若通过人身，将造成人身触电；（2）漏电电流产生的火花，可能引起瓦斯爆炸；（3）漏电电流在其通过的路径上要产生电位差，这个电位差就是跨步电压。该电压
7、也可使人身触电。更严重的是若电雷管两引线不慎与漏电电路上存在电位差的两点相接触，则会发生雷管先期引爆的事故；（4）电网漏电后，若不能及时排除漏电故障，漏电流将会长时通过绝缘损坏处，给人身和设备带来危害，首先要预防漏电事故的发生。为了解决这些问题，井下电网必须装设漏电保护装置。其主要作用是：可通过漏电保护装置上的欧姆表，连续监视电网对地的绝缘状态，以便进行预防性维修；当电网对地绝缘电阻降低到危险程度、人身触及带电导体或电网一相接地时，漏电保护装置动作。通过电源馈电开关自动切断电源，以防止事故的扩大；可以补偿人体触电和一相接地时的容性电流，以降低人体触电的危险性，减小接地电流的危害。3 .接地保护
8、装置井下巷道狭窄，人体触及电气设备的机会很多。如果电气设备绝缘损坏，将会发生电源线碰壳事故。在检漏继电器失灵的情况下，电气设备的金属外壳将和该相电源具有相同的电位。此时，若被人体接触，流过人体的电流将大大超过安全极限值，产生严重的触电事故。另外，这时的一相漏电电流产生的电火花，还有可能造成井下瓦斯爆炸或电雷管引爆的危险。为了保证人身和矿井的安全，应把电气设备的外壳和大地之间用导线连接起来。这种使金属外壳接地的方法，称为保护接地。由于井下环境多水、潮湿，易使接地装置诱蚀而影响接地网的正常工作，所以，必须加强对井下保护接地系统的检查和维护，以保证井下供电的安全性。对接地装置的检查主要包括以下几个方
9、面：（1）对井下有电气设备的碉室，值班人员在交接班时，必须对保护接地进行1次表面检查；无值班人员的胴室或其他设备的保护接地，应由维护人员每周至少进行1次表面检查。（2）表面检查的重点是观察整个接地网的连接情况，对于接触不良或严重锈蚀的接地线，应立即处理，以避免接地电阻值的增大。（3）对水仓和水沟里的主接地极或局部接地极，每年至少要提出来详细检查1次。检查主接地极时应注意一人检查，一人监护,不能同时提出，以免影响安全。如矿井水酸性较大时，应适当增加检查次数，对锈蚀严重的接地极要及早更换。（4）对管状接地极，应经常灌注盐水来降低其接地电阻值，以保持其良好的导电状态。（5）在电气设备每次安装、检修或
10、迁移后，要详细检查接地装E的完善情况。尤其是对那些设动性较大或经常移动的电气设备，必须随时加强检查，如发现接地装置有损坏，应立即处理，对接地装置未修复的电气设备禁止送电。二、漏电保护矿井高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流不超过20Ao地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，必须装设有选择性的单相接地保护装置；移动变电站的高压馈电线必须装设有选择性的动作与跳闸的单相接地保护装置。井下低压馈电线上，必须装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路。每天必须对低压检漏装置的运行情况进行1次跳闸试验。电钻必须使用设有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相、远距离启动和停止
11、电钻功能的综合保护装置。每班使用前，必须对电钻综合保护装置进行1次跳闸试验。（一）漏电在变压器中性点不接地电网中，发生单相接地（直接接地或经过渡阻抗接地）或两相、三相对地的总绝缘电阻降低到危险值的电气故障叫做漏电故障，简称漏电。电网漏电按性质分集中性漏电和分散性漏电。集中性漏电：由于电网某处或某点的绝缘损坏而发生的漏电；分散性漏电：由于整个电网或某条线路的对地绝缘电阻降低而发生的漏电。（二）漏电保护井下供电系统常用的漏电保护方式：漏电保护（非选择性）、选择性漏电保护和漏电闭锁。漏电保护装置：安装在各种开关中的具有漏电跳阐、漏电闭锁和选择性漏电保护功能的电子插件、微电脑综合控制保护器和偏电继电器
12、；具有独立隔爆外壳，必须与馈电开关配合使用的漏电继电器。漏电按保护原理分附加直流电源式、零序电流方向式、旁路接地式和自动复电式。三、保护接地电压在36V以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架，铠装电缆的钢带（或钢丝）、铅皮或屏蔽护套等必须有保护接地。所有电气设备的保护接地装置（包括电缆的铠装、铅皮、接地芯线）和局部接地装置，应与主接地极连接成1个总接地网。（一）对主接地极的要求所有电气设备的保护接地装置（包括电缆的铠装、铅皮、接地芯线）和局部接地装置，应与主接地极连接成1个总接地网。主接地极应在主、副水仓中各埋设1块。主接地极应用耐腐蚀的钢板制成，其面积不得小于0.75m
13、2、厚度不得小于5mm。在钻孔中敷设的电缆不能与主接地极连接时，应单独形成一分区接地网，其接地电阻值不得大于2Q。（二）对局部接地极的要求下列地点应装设局部接地极：（1）采区变电所（包括移动变电站和移动变压器）；（2）装有电气设备的碉室和单独装设的高压电气设备；（3）低压配电点或装有3台以上电气设备的地点；（4）无低压配电点的采掘机工作面的运输巷、回风巷、集中运输巷（胶带运输巷）以及由变电所单独供电的掘进工作面，至少应分别设置1个局部接地极；（5）连接高压动力电缆的金属连接装置。局部接地极可设置于巷道水沟内或其他就近的潮湿处。设置在水沟中的局部接地极应用面积不小于0.6m2、厚度不小于3mm的
14、钢板或具有同等有效面积的钢管制成，并应平放于水沟深处。设置在其他地点的局部接地极，可用直径不小于35mm、长度不小于1.5m的钢管制成，管上应至少钻20个直径不小于5mm的透孔，并垂直全部埋入底板；也可用直径不小于22mm、长度为Im的2根钢管制成，每根管上应钻10个直径不小于5mm的透孔，2根钢管相距不得小于5m,并联后垂直埋入底板，垂直埋深不得小于0.75m。（三）对接地母线和连接导线的要求连接主接地极的接地母线，应采用截面不小于50mm2的铜线，或截面不小于IoOmm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面不小于100mm2的扁钢。电气设备的外壳与接地母线或局部接地极的连接，电缆连接装置两
15、头的铠装、铅皮的连接，应采用截面不小于25mm2的铜线，或截而不小于50mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面不小于50mr112的扁钢。（四）其他要求接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得大于20每一移动式和手持式电气设备至局部接地极之间的保护接地用的电缆芯线和接地连接导线的电阻值，不得大于1Q。橡套电缆的接地芯线，只能用作监测接地回路，不得兼作他用。四、过电流保护与电压保护过电流是指流过电气设备或电缆的实际电流超过了额定值。过电流保护包括短路保护、过负荷保护和断相保护。井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备，应具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护。井下由采区变电所、移动变电站或配电点
16、引出的馈电线上，应装设短路、过负荷和漏电保护装置。低压电动机的控制设备，应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。（一）过电流故障的危害及原因1 .短路短路，是指供电线路的相与相之间经导线直接短接，电流不流经负载形成回路。短路时，流经供电线路的电流称为短路电流。井下电网可能出现的短路故障有两相短路、三相短路和异相两点接地短路等几种。2 .过负荷过负荷又叫过载，是指电气设备和电缆的实际电流超过了该电气设备和电缆的额定电流，并超过允许过负荷时间。过负荷的危害主要有以下几个方面：（1）电气设备和线路过负荷后，其温度将超过所用绝缘材料的最高允许值，烧毁绝缘；（2）长期过载会扩展成漏电或短路故障；（3）电气
