井下电气三大保护

第一章井下电器三大保护

煤矿井下供电系统的过流保护、漏电保护、接地保护统称为煤矿井下电器的三大保护。井下电器系统的三大保护是保证井下供电、用电安全的可靠措施。

第一节漏电保护

当电气设备或导线的绝缘损坏或人体触及一相带电体时，电源和大地形成回路，有电流流过的现象，称为漏电。

井下常见的漏电故障可分为集中性漏电和分散性漏电两类。集中性漏电是指漏电发生在电网的某一处或某一点，其余部分的对地绝缘水平仍保持正常。分散性漏电是指某条电缆或整个网络对地绝缘水平均匀下降或低于允许绝缘水平。

一、漏电的危害及原因

１．漏电的危害

漏电会给人身、设备以致矿井造成很大威胁，其危害主要有四个方面：（１）人接触到漏电设备或电缆时会造成触电伤亡事故。

（２）漏电回路中碰地碰壳的地方可能产生电火花，有可能引起瓦斯煤尘爆炸。

（３）漏电回路上各点存在电位差，若电雷管引线两端接触不同电位的两点，可能使雷管爆炸。

（４）电气设备漏电时不及时切断电源会扩大为短路故障，烧毁设备，造成火灾。

２．漏电的原因

（１）电缆和电气设备长期过负荷运行，使绝缘老化而造成漏电。

（２）运行中的电气设备受潮或进水，造成对地绝缘电阻下降而漏电。

（３）电缆与设备连接时，接头不牢，运行或移动时接头松脱，某相碰壳而造成漏电。

（４）电气设备内部随意增加电气元件，使外壳与带电部分之间电气间隙小于规定值，造成某一相对外壳放电而发生接地漏电。

（５）橡套电缆受车辆或其它器械的挤压、碰砸等，造成相线和地线破皮或护套破坏，芯线裸露而发生漏电。

（６）铠装电缆受到机械损伤或过度弯曲而产生裂口或缝隙，长期受潮或遭水淋使绝缘损坏而发生漏电。

（７）电气设备内部遗留导电物体，造成某一相碰壳而发生漏电。

（８）设备接线错误，误将一相火线接地或接头毛刺太长而碰壳，造成漏电。

（９）移动频繁的电气设备的电缆反复弯曲使芯线部分折断，刺破电缆绝缘与接地芯线接触而造成漏电。

（１０）操作电气设备时，产生弧光放电造成一相接地而漏电。

（１１）设备维修时．因停、送电操作错误，带电作业或工作不慎，造成人身触及一相而漏电。

二、低压检漏保护装置

《煤矿安全规程》规定：“井下低压馈电线上，应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”。漏电保护装置还能经常监视电网的绝缘状态，以便进行预防性检修。另外，还能对电网

对地的电容电流进行补偿。所以说，设置漏电保护装置是保证井下安全供电的有效措施。

（一）漏电保护装置的动作电阻值

漏电保护装置的动作电阻是以电网系统的总的绝缘电阻值为基础的。电网系统总的绝缘电阻值规定为：在１１４０Ｖ时，不低于８０ｋΩ；６６０Ｖ时，不低于５０ｋΩ；３８０Ｖ时，不低于３０ｋΩ；１２７Ｖ时，不低于１５ｋΩ几当低压电网绝缘阻值下降到危险值时，漏电保护装置应动作，切断电源。该绝缘阻值即为漏电保护装置的动作值。

当不考虑电网对地分布电容时，动作绝缘电阻值可由下式求出。即

漏电保护装置作用于跳闸时，应满足快速性的要求。一般保护装置与馈电开关联动时间应小于以下值：１１４０Ｖ时为０．2Ｓ；６６０Ｖ时

为０．２５Ｓ；３８０Ｖ时为０．４Ｓ；１２７Ｖ时为ＩＳ。

（二）电网对地电容电流的补偿

井下低压供电系统是中性点绝缘的供电系统，电网对地分布

电容产生的电容电流往往会大大超过极限安全电流。例如，当供

电线路长为１０００ｍ左右时，在电网绝缘处于正常状态下，容性电流可达３８０ｍＡ左右；显然是很危险的，不进行补偿就会危及人身和矿井的安全。

对电容电流的补偿，可使用电抗器，产生感性电流来抵消电

网对地的电容电流。补偿有三种情况，其一是完全补偿，但实际

电网对地分布电容是经常变化的，不可能做到完全补偿；其二是

欠补偿；其三是过补偿，一般不用过补偿。

三、漏电保护方式

漏电保护方式有漏电保护、选择性漏电保护、漏电闭锁。

ｌ．漏电保护

目前使用的漏电保护装置种类很多，有电子电路的，也有单片计算机控制的。这里介绍的漏电保护，从原理上也叫附加直流电源漏电保护，如图４—１所示。

其工作原理是：漏电继电器用直流电进行绝缘监视，当人体触电时，绝缘电阻降低，其回路如下：电源接地极人体负荷线Ｃ相～ＳＫ（三相电抗器）ＬＫ（零序电抗器）Ω（欧姆表）ＺＪ（直流继电器）电源，ＺＪ吸合ＺＪ１闭合ＴＱ（跳闸线圈）有电触点断开ＤＷ（馈电开关）断开一切断了供电回路。

如果绝缘阻值高于整定值时，直流监测电流小于ＺＪ的动作电

流，馈电开关不会跳闸，正常供电。

２．选择性漏电保护

选择性漏电保护大多利用零序电流方向保持原理，如图４—２

所示，采用的主要检查元件是零序电流互感器。零序电流互感器

有一个环形铁芯，其上缠有二次绕组，环形铁芯套在电缆上，穿

过铁芯电缆中的三根芯线就是它的一次绕组。

在线路正常工作时，电网的三相电压对称，三相负载相同，三相电流的矢量和等于零，电流互感器二次没有电流和电压，执行继电器Ｊ不动作。

当发生漏电故障时，三相电路不对称，必然有零序电流，这个零序电流通过电网对地绝缘电阻ｒ和分布电容Ｃ构成通路。当发生单相漏电故障时，在零序电流互感器ＬＬＨ的一次侧中流过３倍的零序电流，在二次侧产生电流，经二极管整流后，可使执行继电器Ｊ动作，带动开关跳闸。

同理，如图４—３所示，在供电系统中各支路的每相对地电容分别用Ｃｌ、Ｃ2和Ｃ３表示，如果在第一支路上发生单相漏电或接地故障，第二、三支路的零序电流互感器ＬＬＨ２和ＬＬＨ３中的零序电流便分别由各支路自身的电容Ｃ２和Ｃ３来决定，而在ＬＬＨ１中则流过第二、三支路电流之和，使第一支路的零序电流互感器ＬＬＨ１所流过的零序电流要大于其他两个支路。如果电网的支路数更多，则ＬＬＨ１中的零序电流还要更大，因此，利用零序电流的大小不同，即可使故障支路与非故障支路区分开，达到选择性漏电保护目的。