煤礦井下電網的三大保護的研究

段鵬

摘 要：隨著煤礦開采的不斷深入，煤礦的井下用電安全成為井下作業的關鍵，井下電網系統的安全與穩定是直接關系整個煤礦供電系統的安全，井下的作業環境惡劣，空氣中氧氣含量少和濕度較大，導致電氣設備的線路受潮，造成絕緣能力下降，嚴重影響電氣設備的安全運行，為確保煤礦供電系統的安全，必須要對煤礦井下三大用戶保護裝置進行合理的設計，本文主要根據目前三大保護裝置進行分析，提出保護運行的管理措施。

關鍵詞：煤礦；三大保護；漏電保護；供電

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.061

0 引言

煤礦工作環境的特殊性，對煤礦的安全操作提出很高的要求，煤礦井下設置三大保護裝置，即過流保護、漏電保護和接地保護三種，供電三大保護中主要的保護方式是接地保護，但井下多數的供電故障是由于單一的接地漏電保護引起的，加上井下作業巷道狹窄空氣潮濕，通風不暢，容易發生電纜間的短路和漏電危害，從而引發火災瓦斯爆炸等事故，為保障井下供電的安全性，要求企業重視煤礦用電系統的安全裝置，才能保障礦井供電系統的政策運行。

1 保護煤礦井下機電安全的重要性

煤礦企業的三大保護裝置在井下作業環境復雜多變的情況，由于線路受潮或電纜短路等原因造成的漏電事故屢見不鮮，造成的短路故障更是威脅企業的人身安全和經濟效益；失去漏電保護裝置的設備容易造成短路，發生短路的電氣設備或電纜失去短路保護的作用，短路體與設備相連容易造成漏電，如果安裝了漏電保護，漏電保護可以及時切斷短路電流，避免設備表面的漏電，由此可見，漏電保護是短路保護的基礎；當設備發生碰撞，漏電保護失去作用，接地保護可以及時保障人身安全，接地保護是漏電保護的保護裝置，三大保護之間相互配合缺一不可，只有三大保護裝置相輔相成才能保障井下電氣設備的用電安全。

2 簡要分析三大保護

2.1 過電流保護

過電流保護是電氣系統中的電纜或電氣設備的電流超過額定的電流值造成電機單向運轉或短路，導致電氣系統過電流的原因主要是短路、過載等原因造成，過電流保護是通過斷相保護、短路保護等方式保護設備。井下常用的電流保護裝置是過流繼電器、熱繼電器等裝置，過電流保護裝置對保護裝置要求很高，要求過流保護裝置動作靈敏，可以在電氣設備發生故障時第一時間將事故控制，同時要求過電流保護裝置可以迅速斷開故障區域，保護其他區域的正常運行。

設備的絕緣性能下降或當線路中的電流未經分載，直接將兩三根導線短接時容易發生線路短路，此時產生的電流超過電路額定電流，會直接導致設備迅速燒毀或發生瓦斯火災等事故，為避免此類事故的發生，需要對安裝的短路保護設備定期進行檢查和維護，短路電流破壞大可以降低電網電壓，影響繼電器供電安全的是在繼電器保護范圍內發生故障，可以迅速切斷電源，為短路保護提供保護。斷相保護的措施是為保護機電設備，主要的設備是斷容器，繼電器需要配合接觸器使用，熱繼電器的主要功能是實現過載保護和斷相保護，當電路或設備出現問題時，熔斷器隨著電流的問題逐漸升高，當達到熔點時可以熔斷電路保護設備。熱繼電器的金屬片會因受熱而變形，變形后的金屬片可以迅速切斷電源，達到保護的目的。我國發明的電子繼電器具有靈敏度高、安全可靠的特點，廣泛應用于各個領域。

2.2 漏電保護

（1）發生漏電的原因。煤礦井下發生漏電的原因有很多，其中主要原因分為以下三種：首先煤礦井下受地理環境和自然環境的影響形成復雜的工作環境，導致設備或電纜線路受潮，開采過程中的供電線路發生老化容易造成供電系統的漏電，設備長期處于過熱或膨脹狀態，稍不注意就容易發生漏電事故；其次復雜的工作環境下，操作人員在井下采光不良且潮濕的環境中，作業人員操作方式不當也是引發漏電的原因之一；因此完善的工程管理可以避免漏電事故的發生，在供電系統投入使用前對供電系統進行嚴格的審查，減少井下復雜作業環境對線路的侵蝕；最后大部分煤礦企業的電網發生火花故障時容易遇到易燃氣體，漏電電流的數值越大會產生較大的電位差，容易引發爆炸事故，因此當發生漏電事故時要及時停電，降低直接經濟損失。

（2）預防漏電的主要措施。煤礦井下發生漏電現象時，漏電保護裝置選擇漏電保護可以自動切斷電源，及時保護井下作業安全，井下安裝的設備漏電保護裝置需要有合格的監測能力，當發生漏電時可以及時切斷電源，在第一時間縮短漏電范圍和漏電時間，保障其他區域的正常運行。對已經發生漏電事故的系統井下檢查，查找漏電原因并制定對策，井下作業人員要及時對機電設備進行定期維修和保養，避免設備或線路因受潮而發生的漏電，及時更換已經松動的接頭，保障線路處于良好絕緣的狀態。

2.3 接地保護

接地保護是三大保護中的重要組成部分，井下電氣設備接地的電阻和人體構成并聯電路，接地保護則可以將電壓分流到地下，減少通過人體的電流從而達到保護人身安全的目的，通過設置接地保護裝置，形成接地網，當電氣外殼、電纜等漏電事故發生時可以降低漏電電流的電壓值，減少因漏電引發的爆炸等事故，保護接地系統可以將井下的電氣設備電干線和主級連接在一起，形成接地整體，也就是將設備的金屬外殼、電氣外殼等連接成整體，通過主接地線接到地上，避免人身的觸電危害，保障井下作業人員的人身安全。

接地保護設備是將設備中絕緣的部分與金屬外殼相連，達到有效控制漏電故障的范圍，在可控的電壓范圍內，控制電壓的漏電情況，井下作業環境與供電處分散安裝，井下作業環境無法滿足一個接地裝置達到保護裝置的目的，因此可以采用多級接地裝置，多級接地裝置分主級和次級，主級鏈接中央變電器，次級鏈接其余位置，從而通過串聯形成多級井下接地保護系統，保障井下作業人員的安全。

3 結束語

煤礦井下復雜多變的作業環境容易發生用電事故，三大保護相輔相成，為提高井下用電安全，井下設置三大保護裝置十分必要，不僅要求井下設計人員對供電系統進行詳細的信息搜集和整理，更需要企業重視三大保護的重要性，采用科學的管理辦法，積極研究引發漏電或短路的原因，積極采取相應措施，設備完善的用戶保護裝置，才能確保井下供電系統的安全運行，提高企業經濟效益。

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