煤矿特种作业类别：2013年第9期井下电钳工 主讲：王浩 单位：淮南矿业集团谢桥煤矿保供队 第七章 矿井供电电网保护 本章培训与考核要点 一、掌握矿井电气保护的任务及对电气保护装置的要 求； 二、熟练掌握漏电的危害、原因和漏电保护原理及漏 电保护装置； 三、熟练掌握保护接地的原理，以及煤矿安全规程 对井下电气设备保护接地的要求； 四、熟练掌握过流保护知识； 第一节 矿井电气保护的任务及对电气 保护装置的要求 （一）矿井电气保护的任务 煤矿企业多为地下作业。因其井下开采阴暗潮湿、自 然灾害严重、环境恶劣及有限的空间等因素影响，对矿井 电气设备有着特殊的要求，井下电网必须实现漏电保护、 过流保护和保护接地统称为“三大保护”。三大保护是保 证井下供电安全的重要措施。 因此，矿井电气保护的任务：一是采取“三大”保护 措施，防止人身触电事故，以及防止电火花引起的煤尘、 瓦斯爆炸事故；二是采取“三大”保护措施，防止因供电 电源故障而损坏或烧毁电气设备，确保电气设备处于安全 、高效、正常的良好的工作状态。 （二）矿井供电电网保护类型的介绍： （1）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、选择性漏电保护和漏电闭 锁。 （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、过电压保护。 （5）单相断线保护。 （6）风电、瓦斯与电闭锁。 （7）综合保护。有电动机综合保护和煤电钻（照明）综合 保护等。 （三）电气保护装置的要求 （1）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；供移动变电站高压馈 电线上，必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装 置。井井下低压馈电线上，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。 （2）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引出的馈电线上，应装设短路、过负 荷、接地和漏电保护装置。低压电动机的控制设备，应具备 短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置和远程控制装 置。 （3）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 或屏蔽护套等必须采取保护接地措施。 （4）在选择和使用过流保护装置时，应满足具有选择性、可靠 性、快速性、灵敏性的基本要求。 （5）井下配电网路（变压器馈出线路、电动机等）均应装设过 流、短路保护装置；必须用该配电网路的最大三相短路电流 校验开关设备的分断能力和动、热稳定性以及电缆的热稳定 性。必须正确选择熔断器的熔体。必须用最小两相短路电流 校验保护装置的可靠动作系数。保护装置必须保证配电网路 中最大容量的电气设备或同时工作成组的电气设备能够启动 。 （6）对井下电气设备和电缆设置保护装置，严格按要求进行整 定，并加强对电气设备和电缆绝缘的维护与检查。 （7）煤电钻必须使用设有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断 相、远距离启动和停止煤电钻功能的综合保护装置。 （8）井下照明和信号装置，应采用具有短路、过载和漏电保护 的照明信号综合保护装置。 （9）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，其接地电阻值不得超过2。 （10）局部接地极可设置于巷道水沟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得小于0.6m厚度不得 小于3mm的钢板或具有同等效面积的钢管制成，并应平放于 水沟深处。 （11）连接主接地极的接地母线，应采用截面不小于50mm的 铜线，或截面不小于100mm的镀锌铁线 ，或厚度不小于4mm 、截面不100mm扁钢。 第二节 漏电保护 （一）漏电 在变压机中性点不接地电网中，发生单相接地（或直 接接地或经过渡阻抗接地）或两相、三相对地的总的绝缘 电阻降到危险值的电气故障叫漏电故障，简称漏电。人体 触及一相带电导体的情况，是单相经过渡电阻接地，也属 于漏电。 电网按性质分为集中性漏电和分散性漏电两大类。其 中，分散性漏电是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。集中性漏电则是由于电网某处或某 点的绝缘损伤而发生的漏电。 1、漏电的危害 （1）当漏电电流的电火花能量达到点燃瓦斯、煤尘的最小能 量时，可能引起瓦斯、煤尘爆炸。 （2）长期漏电，会使绝缘发热、老化，还可能烧毁电气设备 ，引发相间短路和电气灾害事故。 （3）如果漏电发生在爆破作业地点附近，由于漏电电流在它 流经的路径的路径上会产生电压降，当电雷管两端的引线 接触漏电路径上具有电位差的两点时，可能造成电雷管提 前引爆。 2、漏电保护装置的作用 连续监视电网对地的绝缘状态，当人体触及一相带电 导体或电网发生漏电时迅速切断电源，防止漏电事故发生 。 3、漏电的原因 （1）运行中的电缆或电气设备受潮或进水，使绝缘电阻下降 。 （2）电气设备或电缆长期过负荷运行使绝缘老化。 （3）电缆与电气设备的连接不符合要求，造成接头松动脱落 碰触金属外壳。 （4）橡套电缆的连接不符合要求，出现“鸡爪子”、“羊尾 巴”、明接头，并受潮气侵入。 （5）用金属丝吊挂橡套电缆，使其嵌入绝缘层内接触芯线。 （6）接线时，将导电芯与地线接错。 （7）橡套电缆在运行中被炮崩或受挤、压、拉、砸、砍等机 械作用而使护套绝缘层破坏。 （8）电缆因长期过度弯曲而产生裂口或缝隙，运行机制中受 潮气或淋水侵入。 （9）带电作业，人体接触一相带导体。 （10）在电气设备内随意增添电气元件，或检修时将工具等 导体留在设备内，使电气间隙小于规定值，导致一相对外 壳放电 （11）操作电气设备时产生弧光对地放电。 （12）出现严重过电压、击穿电缆或电气设备的对地绝缘。 （二）漏电保护 常用的漏电保护方式 非选择性漏电保护 选择性漏电保护 漏电闭锁 目前，使用的漏电保护装置总体上分为两大类： 一类是安装在各种开关中的具有漏电跳闸、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 器和漏电继电器；另一类是具有独立隔爆外壳必须与馈电 开关配合使用诉检漏继电器。 漏电保护按原理不同可分为附加直流电源式、零序电 流方向式，旁路接地式和自动复电式等。 1、附加直流电源漏电保护 漏电保护采用附加直流电源，在开关合闸后对带电电 网进行绝缘监测，当电网对地绝缘电阻低于动作值时，开 关跳闸停止供电、起保护作用。 （1）附加直流电源漏电保护的基本原理 在变压器中性点不接地的电网中，很能容易检测到电 网各相对地的绝缘电阻值。若在三相电网与大地之间附加 一独立的直流电源，则在三相对地绝缘电阻上将有一直流 电流经过，该电流的大小直接反映了电网对地绝缘电阻的 高低。附加直流电源漏电保护就是通过检测该电流来实现 漏电保护的。 （2）漏电保护装置的动作电阻值 漏电保护装置的动作电阻值是以网络允许最低绝缘电 阻为基础确定的。当低压电网对地总的绝缘电阻下降到对 人触电有危险的程度时，漏电保护装置动作跳闸，切断电 源。这个人体触电有危险的电网最低绝缘电阻值，即为漏 电保护装置的动作电阻值。 2、选择性漏电保护 在变压器中性点不接地的放射式电网中，可以安装选 择性漏电继电器。选择性漏电保护具有横向选择性，弥补 了漏电保护的不足，即只切断漏电故障支路的供电电源。 由变压器中性点不接地电网分析：当电网正常运行 时，各相对地电压对称，电网无零序电压，也无零序电流 ；当电网发生不对称漏电时，各相对地电压不平衡，电网 出现零序电压， 因而必有零序电流。选择性漏电保护的 原理就是利用零序电流实现不对称漏电保护的。 3、漏电闭锁 漏电闭锁是指在开关合闸前对电网进行监测，当电网 对地绝缘电阻低于规定的漏电闭锁动作电阻值，使开关不 能合闸，起闭锁作用。目前，漏电闭锁单元都是利用附加 直流电源式保护原理检测对地绝缘电阻实现漏电闭锁功能 的。 第三节 保护接地 煤矿安全规程第482条规定：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)、铅皮和橡套(塑料) 电缆的接地芯线或屏蔽护套等均必须接地。 （一）井下电气设备保护接地的作用与构成 保护接地是指用导体把电气设备中所有正常不带电的 外露金属部分，通过接地装置与大地紧密连接起来。电气 设备的金属外壳在正常情况下是不带电的，但在绝缘损坏 时其外壳或构架就会带电。此时，若人体触及，就会造成 触电事故。保护接地就是预防这类触电事故的重要措施之 一。 1、保护接地的作用 保护接地对保证人身触电安全是非常重要的。由于接地电阻的数 值被控制在煤矿安全规程规定的范围内，因此，通过接地装置的 有效分流作用，就可以把流经人身的触电电流降低到安全值以内，确 保人身的安全。此外，由于装设了保护接地装置，带电导体碰壳处的 漏电电流经接地装置流入大地，即使设备外壳与大地接触不良而产生 电火花，由于接地装置的分流作用，可以使电火花能量大大减小，从 而避免了引爆瓦斯、煤尘的危险。 2、井下保护接地网 煤矿安全规程第484条规定：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，应与至接地极 接成一个总接地网。 井下保护接地网是利用供电的高低压铠装电缆的金属外皮和橡套 电缆的接地芯线，把分布在井下中央变电所、井底车场、运输大巷、 采区变电所及工作面配电点的电气设备的金属外壳在电气上连接起来 所形成的保护接地系统。这样，就使埋设在各处的接地极并联起来， 不仅降低了接地电阻，而且防止了不同设备、不同相同时碰外壳所带 来的危险。 （二） 煤矿安全规程对对井下保护接地的要求 1、对主接地极的要求 煤矿安全规程第484条规定：主接地极应浸入水仓中，主、副 水仓必须各设一块。矿井有几个水平时，每个水平的总接地网都要与 主、副水仓中的主接地极连接。均应采用面积不小于0.75 m2，厚度不 小于5mm的钢板。如矿井水为酸性时，应视其腐蚀性情况适当加大其厚 度或镀上耐酸金属或采用其他耐腐蚀钢板。 2、装设局部接地极的规定： （1）采区变电所（包括移动变电站和移动变压器）。 （2）装有电气设备的硐室和单独装设的高压电气设备。 （4）无低压配电点的采煤机工作面的运输巷、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。 （6）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1m的2根钢管制成，每根管上应至少钻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及其他要求 （1）电气设备的外壳与接地母线或局部接地极的连接，电 缆连接装置两头的铠装、铅皮的连接，应采用截面不小于 25mm的铜线，或截面不小于50mm的镀锌铁线，或厚度不 小于4mm、截面不小于50mm的扁钢。 （2）接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得超过2。 （3）橡套电缆的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得 兼作他用。 第四节 过流保护与电压保护 过流保护是指电气设备或电缆的实际电流超过了额 定值。过流保护包括短路保护、过负荷保护和断相保护 。 （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