礦井交流供電系統(tǒng)與保護接地的研究

楊希

[摘? ? 要 ]為了提升礦井交流供電系統(tǒng)雜散電流控制效果，本文對礦井交流供電系統(tǒng)進行研究，并提出礦井交流供電系統(tǒng)接地保護技術，介紹了接地保護的原理，并給出了接地保護系統(tǒng)結構示意圖，對給出接地保護系統(tǒng)中各部件的尺寸要求，為礦井交流供電系統(tǒng)雜散電流的控制提供一定的借鑒，有效地提升了礦井用電安全。

[關鍵詞]供電系統(tǒng);變電站;雜散電流;接地保護

[中圖分類號]TM63[文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）08–00–02

Research on Mine AC Power Supply System and Protective Grounding

Yang Xi

[Abstract]In order to improve the control effect of stray current in mine AC power supply system， this paper studies the mine AC power supply system， puts forward the grounding protection technology of mine AC power supply system， introduces the principle of grounding protection， and gives the structure diagram of grounding protection system， and gives the size requirements of each component in the grounding protection system， so as to provide the stray current of mine AC power supply system Flow control provides a certain reference， and effectively improves the safety of mine electricity.

[Keywords]power supply system; substation; stray current; grounding protection

煤炭是我國的基礎能源，隨著煤炭開采年限的不斷增加，越來越多的礦山安全問題涌現(xiàn)出來，嚴重影響著礦山的安全生產(chǎn)。隨著礦井自動化水平的不斷提升，礦井供電的距離及礦井供電等級不斷增大，交流雜散電流的安全問題逐步凸顯出來[1]。為了解決礦井雜散電流對礦井正常生產(chǎn)的影響，我國眾多學者對此進行過一定的研究[2]。本文為了解決交流雜散電流問題，對礦井雜散電流的產(chǎn)生原因及接地后的分布規(guī)律進行研究，有效地保障了井下工作人員的安全生產(chǎn)及設備的正常運行。

1 礦井交流供電系統(tǒng)介紹

礦井交流雜散電流產(chǎn)生的原因主要受煤礦井下生產(chǎn)條件和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的復雜性影響，所以礦井交流供電系統(tǒng)的結構對于交流雜散電流的分布十分重要。礦井交流供電系統(tǒng)由不同的供電等級及各級變電所組成。同時根據(jù)供電系統(tǒng)工作平面可將礦井供電系統(tǒng)分為地面供電系統(tǒng)和井下供電系統(tǒng)。井下供電系統(tǒng)由中央變電所、移動變電站及配電點組成。地面供電系統(tǒng)由供電線路和各級變電所組成。根據(jù)相應的用途確定交流電壓等級。

地面變電站將受電端的高壓電進行降壓，后輸送至高壓用電設備、車間及井下變電所，井下變電所和車間進行二次降壓，降壓后輸送至低電壓用電設備。礦井供電系統(tǒng)根據(jù)礦井埋深、開采年限、地質(zhì)條件等分為礦井、深井供電系統(tǒng)。當煤層埋深較淺時，此時可以通過井筒和電纜輸入至井下，而當煤層埋深較大時，此時只能通過井筒將高壓電輸送至井下。所以在選定供電方案時，需要綜合合理性、可靠性、經(jīng)濟效益等因素，做到合理配置[3]。

礦井供電系統(tǒng)的特點是不設中央變電所，礦井井底車場及其他低壓供電設備通過地面變電所降壓后的電能進行運行。當采空區(qū)無高壓用電設備時，此時可利用低壓電纜將地面變電站降壓后的電能進行傳輸。當采空區(qū)存在高壓用電設備時，此時需要利用高壓電纜將高壓電直接傳輸至井下變電所，此時井下變電所根據(jù)設備電壓需求情況對電壓進行傳輸或者降壓，滿足井下供電要求。礦井供電系統(tǒng)結構圖如圖1所示。

礦井供電系統(tǒng)主要存在的缺點是鉆孔鋼管不能進行回收，且后期維修較為復雜，深井供電系統(tǒng)多用于煤層傾角小、埋深較大等礦井。供電系統(tǒng)的電源由35（110） kV的電力網(wǎng)進線，在井下設立中央變電站，同時為了降低雷電的損害，在母線位置均安裝避雷裝置。深井供電系統(tǒng)不僅可以對空氣壓縮機、提升機及通風機等高壓設備進行供電，也可以通過降壓為車間、照明設備等進行供電。各級變電站及不同電壓等級按照一定的連接方式進行連接，形成供電系統(tǒng)，供電根據(jù)其可靠性分為有備用接線和無備用接線2種。其中根據(jù)有備用接線系統(tǒng)是否能保障全部回路進行使用，可分為部分可以使用為不完全備用系統(tǒng)和全部能用為完全備用系統(tǒng)。變電所的主線是由變壓器、斷路器、隔離開關及母線等原件按照一定順序進行連接形成的電路，其主要用于電能的分配及匯集。變電所的接電方式可以分為單母線、雙母線、橋式接線和線路-變壓器接線。接線方案的選擇與變壓器的臺數(shù)、電源回路數(shù)、電源進線長度等有關。

2 保護接地系簡介

由于井下條件較為惡略，所以井下電氣設備的使用壽命會大大縮短，所以為了提升礦井安全用電水平，需要對電路進行保護裝置安裝，常見的保護措施為保護接地，其可以對電路進行漏電保護、過流保護及保護接地，保證了礦井的安全運行。保護接地是指將電氣設備正常運行不帶電或者由于線路老化造成絕緣層損壞等電路通過將帶電部分利用導體進行接地保護，避免出現(xiàn)雜散電流。當電氣設備無接地保護時，此時一旦發(fā)生漏電現(xiàn)象時，人體接觸漏電端時，人體觸電的大小可以根據(jù)戴維南定律進行求得，公式如下：