煤礦井下電氣設備保護及故障處置探究

郭葉彬

（冀中能源股份有限公司邢臺礦掘進預備隊，河北 邢臺 054000）

我國社會經濟的發展和科技水平的進步增加了煤炭資源消耗量，也推動了煤炭開采方式發生了新的轉變，大量供電設備的應用對煤礦的安全防護提出了更高要求。煤礦供電設備的安全防護是一項重大的系統性工程，從設備的采購、使用、驗收及日常檢查檢修，任何一個環節出現問題都可能引發重大災難。

一、井下常用電氣設備保護

電氣設備按工作電壓高低分為高壓電氣設備和低壓電氣設備，同時根據用電設備中重要性的不同，井下電氣設備必須裝設有過流、漏電和接地三大保護裝置，在此重點將煤礦電氣設備保護做出介紹。

（一）過流保護

電火災產生的主要原因是電網的過電流所造成，而過電流又是由短路、過載引起的，因此防止電火災方法就是防止過流的產生，過流保護包括短路保護和過載保護，具體原理分別說明如下：過載保護。過載是指電動機的運行電流或電氣設備工作電流大于其額定電流，但超過額定電流的倍數小些，通常是額定電流的1.5 倍以內。引起電動機或電氣設備過載的原因很多，如負載突然增加，斷相運行以及電網電壓降低等。若電動機或電氣設備長期過載運行，其繞組或電氣設備的溫升超過允許值使絕緣老化、損壞。過載保護的動作時間與過載電流大小有關，其動作值設定小于短路保護的動作值。動作延時取決于過載程度，過載程度越大，延時越短；過載程度越小，延時越長，此特性稱為反時限特性。延時環節由時間繼電器構成，過載時，電流繼電器動作，其觸點接通時間繼電器線圈，經延時后時間繼電器觸點動作，使執行機構動作，切斷主回路電源，同時發出過載信號。過載保護可由電磁式繼電器、電子式繼電器和熱繼電器實現。

（二）短路保護

當電器或線路絕緣遭到損壞、負載短路、接線錯誤時將產生短路現象。短路時產生的瞬時故障電流可達到額定電流的十到幾十倍，使電氣設備或配電線路因過流而產生的電動力造成設備短時間內損壞，甚至因電弧引起火災。因此要求短路保護的動作時間要短，其動作值設定較大，保證在很短的時間內切斷電源。電磁式繼電器和電子式繼電器均可實現短路保護，所有高、低壓供電設備都安裝有該保護裝置。

（三）漏電保護

當電網絕緣電阻小于一定數值時，人觸及后會產生觸電危險，而且漏電不僅會使設備進一步損壞，形成短路事故，同時還導致人身觸電和漏電火花引爆瓦斯、煤塵爆炸的危險。因此在井下供電系統中必須裝設漏電保護裝置實現絕緣監視以及補償流過人身的電容電流的。此保護又分為無選擇性漏電保護和有選擇性漏電保護。1.有選擇性漏電保護。采用零序電流保護原理，零序電流信號由零序電流互感器獲得。其裝置與分路開關配合使用，其優點是減少停電范圍，易于查找故障線路，因此被廣泛地使用，目前新型真空開關都安裝有該保護裝置；2.無選擇性漏電保護。采用附加直流電源的保護原理，在包含對地絕緣電阻的檢測回路中附加直流電源，監視其直流電流的變化，達到監測絕緣電阻的目的。該裝置需與低壓自動饋電總開關配合使用。其缺點是停電范圍大，不易判斷漏電線路，但結構簡單、工作可靠。3.接地保護。在正常情況下，電氣設備的金屬外殼及架構不帶電，但如果電氣設備的絕緣損壞，其金屬外殼和架構就要帶電。當人觸及此電氣設備時就會發生觸電事故。我國規定人身觸電的安全極限交流電流值為30mA，因此要通過接地保護限制通過人身的電流使其在極限電流之內。此保護要求井下要形成接地網，并由中央變電所在主、副水倉設置的主接地極、采區變電所設置的輔助接地極和所有井下電氣設備要設置的局部接地極連接起來。

二、煤礦井下電氣設備保護措施

（一）過流保護

為了能夠避免讓電氣設備出現火災，并讓整個電網都正常運行，關鍵時刻更需要對礦井下的電氣設備進行過流保護。過載保護和過流保護為過流保護中的重要內容。過載保護則可以避免電氣設備在運作中產生超額電流，并將超額電流控制在1.5 倍之內。如果要實際開展過載保護內容時，注意通過利用繼電器手段來進行過流保護。在實際合理的電氣設備中，包括流動電磁式繼電器和其他不同的手段都能夠讓過載保護的過程變得更加順利。

（二）漏電保護

只有嚴格地利用電流保護原理才能夠更好地開展漏電保護，同時注意合理地運用存在于裝置內部的新型真空開關。在實際進行漏電保護時，注意借助絕緣電阻來檢測存在于回路內部的直流電源，為的是更好地檢測直流電源本身的變化。在實際運用的過程中，漏電保護裝置也確實能夠發揮諸多作用。

（三）接地保護

在實際情況下，接地保護的存在是為了更好地避免產生觸電事故。此外，應該嚴格規定觸電的安全極限介于30mA，但是煤礦井下電器設備鎖具備的電壓一般都為400V 以上。如果直接存在觸電現象，就會誘發人身安全。因此，只有確定好位于井下的接地網的位置才能夠更好地避免產生觸電事故。任何一種接地網都需要能夠覆蓋整個電氣設備使用的范圍。同時注意以中央變電所為基礎，再將主接地級、變電所輔助設置和其他不同的設備都更好地結合在一起，最終才能夠保證所有電氣設備都能夠變得更加安全有效。多數接地保護裝置都能夠發揮更大的作用。