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[摘 要]电网保护系统是确保电气安全的重要设施，作为煤矿井下低压电网的三大保护，即漏电保护、过流保护、保护接地发挥着不可替代的作用。本文主要阐述了漏电与漏电保护措施、接地保护措施和过流保护措施等问题。
[关键词]煤矿 电气 三大保护 措施
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）10-0314-01
电网保护系统是确保电气安全的重要设施，作为煤矿井下低压电网的漏电保护、过流保护、保护接地发挥着不可替代的作用。
1、漏电与漏电保护措施
电网与电气设备的绝缘状态是电气运行安全的重要参数。电网与电气设备的漏电，是其绝缘电阻下降的现象。漏电有其广布性、隐秘性、连续性、多发性、突发性等特点，在煤矿井下出现的漏电故障，容易造成人身触电、电火灾以及瓦斯、煤尘爆炸等事故。所以，电网与电气设备的漏电严重威胁矿井井下作业人员的安全。
为了防范漏电导致的危害，消除对电气绝缘的负面影响。必须提高电网对地的绝缘电阻和其他一些安全措施，还要采取漏电保护措施。这是由于漏电保护装置能随时发现存在漏电问题的线路或设备，方便检修或更换，可以避免漏电故障的发展。
电网中出现漏电故障，漏电保护系统的选择性漏电保护装置要迅速切断故障线路的电源，在短时间内确定故障线路，以及时检修处理。同时，系统中的闭锁装置可能对故障线路实现漏电闭锁，防止向故障线路再次送电。同时，系统中的检漏装置能够连续监测电网的对地绝缘状态，以进行预防性检修。进行漏电保护措施，不但能通过绝缘监测预防漏电，还可在漏电出现后，以切除故障线路。
漏电电流与正常的泄漏电流无严格的界限，通常是用漏电保护的动作值区分它们；漏电电流和短路电流间也无严格划分界限，用以区分它们的是过电流保护装置的动作值。
两相漏电占有的比例很小，故障程度也很轻。三相漏电的发生率占10%，例如电缆、电动机老化导致的漏电。单相接地因接地电流较小，因此，属于单相漏电，它是严重的漏电故障，不属于单相接地短路。
1.1 漏电的原因
一是电缆或电气设备本身的原因；二是由于管理不当而导致的漏电；三是由于维修操作不当造成的漏电；四是由于施工安装不当导致的漏电。
1.2 漏电保护对安全生产的作用
煤矿井下低压电网多数在采区。采区的环境不佳，工作人员和生产机械都相对集中，电网如果出现漏电，容易造成人员触电、瓦斯与煤尘爆炸以及电雷管的先期爆炸；漏电电流可能使电缆、电气设备的绝缘恶化，导致相间短路，出现危及矿井安全的电气事故。漏电保护对于保证安全生产的作用有以下几个方面：
（1）避免人身触电。漏电保护能缩短人身触电的时间：降低通过人身的电流，使之满足30Ma·S的要求，从触电出现到电源被切断的时间乘以触电电流，小于30mA·S，确保人身安全。
（2）避免漏电电流烧毁电气设备。在电网中发生漏电故障后，漏电保护装置能及时把故障线路和设备从电网中切除，防止漏电电流长期存在。
（3）避免漏电火花引爆瓦斯和煤尘。现在，采用传统漏电保护不能杜绝漏电电流点燃瓦斯，而因漏电保护能缩短漏电故障存在的时间及降低漏电电流的数值，所以，它可大幅降低漏电火花引爆瓦斯、煤尘的可能。
2、接地保护措施
2.1 主接地极
主接地极通常设置在主、副水仓或集水井内，一定要各设一块。其面积要大于0.75m2，厚度要大于5mm。在矿井水呈酸性时，还要加大厚度或用耐腐蚀的钢板。
若矿井有多个水平，各水平要独立设置主接地极；如果有几个水平，不能设立主接地极的水平，要与有主接地极的水平形成接地网。为确保一个水仓的清理，二块接地极要分设在二个水仓的集水井内。
2.2 局部接地极
按《煤矿安全规程》规定，以下地点要装设局部接地极：（1）采区变电所，还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；（3）低压配电点或装有三台以上电气设备处；（4）没有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）及由变电所单独供电的掘进工作面，至少要分别设置一个局部接地极；（5）连接高压动力电缆的金属连接装置。
2.3 接地线
（1）接地母线。连接主接地极的接地线、中央变电所、中央水泵房都必须设置接地母线。采区变电所、配电点、其他机电硐室均要设置辅助接地母线。连接主接地极的接地母线，要采用截面大于50mm2的铜线，或截面大于100mm2的镀锌铁线，或厚度大于4mm、截面大于100mm2的扁钢。
（2）连接地线。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、铅皮连接，要采用截面大于25mm2的铜线，或截面大于50mm2的镀锌铁线，或厚度大于4mm、截面大于50mm2的扁钢。
橡套电缆的接地芯线，除了用作监测接地回路外，不可作其他用途；与漏电保护装置配合使用的电缆屏蔽层，要可靠接地。不得采用铝导体作为接地极、接地母线、辅助接地母线、连接导线和接地导线。不得把几台设备串联接地，也不得把几个接地部分串联。
3、过流保护措施
过电流是电气设备的实际工作电流大于额定电流值。煤矿井下的过电流故障主要有短路、过载、断相。短路故障可能造成火灾，烧毁电气设备和电缆线路，引发瓦斯、煤尘爆炸事故。采区生产设备可能发生过载，可能使设备绝缘材料由于温升过高造成损坏、烧毁设备。电动机断相运行也可能造成电动机温升过高，造成电动机被烧毁。为确保井下的安全用电，要采取有效的手段防止过电流故障的发生和发展，最有效的措施是装设过电流保护装置。
3.1 过电流的原因与预防措施 （1）短路预防措施
这种故障是过电流中最为严重的故障，巨大的短路电流，可在极短的时间内立即烧毁电气设备，造成火灾、瓦斯和煤尘爆炸等事故。发生短路的原因主要是电气设备和电缆的绝缘遭到破坏，例如：线路运行中由于绝缘击穿而产生短路；机械损伤。误操作也可能导致短路。例如，不同相序的两回电源线并联；检修完毕的线路送电时，未拆除三相短路接地线等。所以，预防短路的主要途径是加强对电缆和电气设备的维护和检查，其具体措施有以下几点：一是正确选择电气设备和电缆的额定电压，使它等于或大于所在电网的工作电压，防止击穿绝缘；二是正确安装电气设备和敷设、连接电缆，并经常检查电缆的吊挂是否满足规定；三是坚持使用检漏继电器和屏蔽电缆，避免漏电的扩大导致次生灾害发生；四是根据《规程》的规定，定期检查电缆和电气设备的绝缘，定期作预防性试验；五是在放炮和改换支架时，要保护好电气设备和电缆；六是正确选择和使用熔断器和过流继电器，使过流保护灵敏，安全可靠，防止发生误动作或拒动；七是防止误操作。
3.2 过载预防措施
电气设备和电缆的过载，是通过它们的电流超过了额定数值，过电流的持续时间也超过了允许时间。引起过载的原因首先是电气设备和电缆的容量选择太小，造成正常工作时的负荷电流超过了它们的额定电流，尤其是负载变化范围较大的采掘机械，若发生高峰负荷时，一般会发生电动机过载；其次是对生产机械的误操作。
要预防电气设备和电缆的过载，要正确选择它们的容量，使它们的额定电流大于正常工作时的最大长时负荷电流。对负荷变化较大的生产机械用的电气设备，一定要验算它们的过载能力。
3.3 断相预防措施
断相是三相电动机的一相断电，电动机单相运行。在煤矿井下，单相断线多出现在经常移动或用熔断器保护的小型电动机上。前者是在移动中由于电缆受拉或弯曲，造成一相芯线折断，或由于接线不紧，造成一相芯线从接线端子上脱落，而导致电动机单相运转。后者是由于三相电路中的熔断器只熔断一相，导致单相断线。为有效预防断相，移动电气设备用的橡套电缆的截面积，必须满足机械强度要求，并与电气设备可靠连接。对熔断器要正确选择、安装及维护，并进行检查。过电流保护与漏电保护，都是继电保护的范围。对过电流保护装置的要求是：动作迅速、选择性好、可靠性强、动作灵敏。井下低压电网使用的过电流保护装置有短路保护装置、过负荷保护装置、断相保护装置和过电流综合保护装置。
[关键词]煤矿 电气 三大保护 措施
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）10-0314-01
电网保护系统是确保电气安全的重要设施，作为煤矿井下低压电网的漏电保护、过流保护、保护接地发挥着不可替代的作用。
1、漏电与漏电保护措施
电网与电气设备的绝缘状态是电气运行安全的重要参数。电网与电气设备的漏电，是其绝缘电阻下降的现象。漏电有其广布性、隐秘性、连续性、多发性、突发性等特点，在煤矿井下出现的漏电故障，容易造成人身触电、电火灾以及瓦斯、煤尘爆炸等事故。所以，电网与电气设备的漏电严重威胁矿井井下作业人员的安全。
为了防范漏电导致的危害，消除对电气绝缘的负面影响。必须提高电网对地的绝缘电阻和其他一些安全措施，还要采取漏电保护措施。这是由于漏电保护装置能随时发现存在漏电问题的线路或设备，方便检修或更换，可以避免漏电故障的发展。
电网中出现漏电故障，漏电保护系统的选择性漏电保护装置要迅速切断故障线路的电源，在短时间内确定故障线路，以及时检修处理。同时，系统中的闭锁装置可能对故障线路实现漏电闭锁，防止向故障线路再次送电。同时，系统中的检漏装置能够连续监测电网的对地绝缘状态，以进行预防性检修。进行漏电保护措施，不但能通过绝缘监测预防漏电，还可在漏电出现后，以切除故障线路。
漏电电流与正常的泄漏电流无严格的界限，通常是用漏电保护的动作值区分它们；漏电电流和短路电流间也无严格划分界限，用以区分它们的是过电流保护装置的动作值。
两相漏电占有的比例很小，故障程度也很轻。三相漏电的发生率占10%，例如电缆、电动机老化导致的漏电。单相接地因接地电流较小，因此，属于单相漏电，它是严重的漏电故障，不属于单相接地短路。
1.1 漏电的原因
一是电缆或电气设备本身的原因；二是由于管理不当而导致的漏电；三是由于维修操作不当造成的漏电；四是由于施工安装不当导致的漏电。
1.2 漏电保护对安全生产的作用
煤矿井下低压电网多数在采区。采区的环境不佳，工作人员和生产机械都相对集中，电网如果出现漏电，容易造成人员触电、瓦斯与煤尘爆炸以及电雷管的先期爆炸；漏电电流可能使电缆、电气设备的绝缘恶化，导致相间短路，出现危及矿井安全的电气事故。漏电保护对于保证安全生产的作用有以下几个方面：
（1）避免人身触电。漏电保护能缩短人身触电的时间：降低通过人身的电流，使之满足30Ma·S的要求，从触电出现到电源被切断的时间乘以触电电流，小于30mA·S，确保人身安全。
（2）避免漏电电流烧毁电气设备。在电网中发生漏电故障后，漏电保护装置能及时把故障线路和设备从电网中切除，防止漏电电流长期存在。
（3）避免漏电火花引爆瓦斯和煤尘。现在，采用传统漏电保护不能杜绝漏电电流点燃瓦斯，而因漏电保护能缩短漏电故障存在的时间及降低漏电电流的数值，所以，它可大幅降低漏电火花引爆瓦斯、煤尘的可能。
2、接地保护措施
2.1 主接地极
主接地极通常设置在主、副水仓或集水井内，一定要各设一块。其面积要大于0.75m2，厚度要大于5mm。在矿井水呈酸性时，还要加大厚度或用耐腐蚀的钢板。
若矿井有多个水平，各水平要独立设置主接地极；如果有几个水平，不能设立主接地极的水平，要与有主接地极的水平形成接地网。为确保一个水仓的清理，二块接地极要分设在二个水仓的集水井内。
2.2 局部接地极
按《煤矿安全规程》规定，以下地点要装设局部接地极：（1）采区变电所，还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；（3）低压配电点或装有三台以上电气设备处；（4）没有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）及由变电所单独供电的掘进工作面，至少要分别设置一个局部接地极；（5）连接高压动力电缆的金属连接装置。
2.3 接地线
（1）接地母线。连接主接地极的接地线、中央变电所、中央水泵房都必须设置接地母线。采区变电所、配电点、其他机电硐室均要设置辅助接地母线。连接主接地极的接地母线，要采用截面大于50mm2的铜线，或截面大于100mm2的镀锌铁线，或厚度大于4mm、截面大于100mm2的扁钢。
（2）连接地线。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、铅皮连接，要采用截面大于25mm2的铜线，或截面大于50mm2的镀锌铁线，或厚度大于4mm、截面大于50mm2的扁钢。
橡套电缆的接地芯线，除了用作监测接地回路外，不可作其他用途；与漏电保护装置配合使用的电缆屏蔽层，要可靠接地。不得采用铝导体作为接地极、接地母线、辅助接地母线、连接导线和接地导线。不得把几台设备串联接地，也不得把几个接地部分串联。
3、过流保护措施
过电流是电气设备的实际工作电流大于额定电流值。煤矿井下的过电流故障主要有短路、过载、断相。短路故障可能造成火灾，烧毁电气设备和电缆线路，引发瓦斯、煤尘爆炸事故。采区生产设备可能发生过载，可能使设备绝缘材料由于温升过高造成损坏、烧毁设备。电动机断相运行也可能造成电动机温升过高，造成电动机被烧毁。为确保井下的安全用电，要采取有效的手段防止过电流故障的发生和发展，最有效的措施是装设过电流保护装置。
3.1 过电流的原因与预防措施 （1）短路预防措施
这种故障是过电流中最为严重的故障，巨大的短路电流，可在极短的时间内立即烧毁电气设备，造成火灾、瓦斯和煤尘爆炸等事故。发生短路的原因主要是电气设备和电缆的绝缘遭到破坏，例如：线路运行中由于绝缘击穿而产生短路；机械损伤。误操作也可能导致短路。例如，不同相序的两回电源线并联；检修完毕的线路送电时，未拆除三相短路接地线等。所以，预防短路的主要途径是加强对电缆和电气设备的维护和检查，其具体措施有以下几点：一是正确选择电气设备和电缆的额定电压，使它等于或大于所在电网的工作电压，防止击穿绝缘；二是正确安装电气设备和敷设、连接电缆，并经常检查电缆的吊挂是否满足规定；三是坚持使用检漏继电器和屏蔽电缆，避免漏电的扩大导致次生灾害发生；四是根据《规程》的规定，定期检查电缆和电气设备的绝缘，定期作预防性试验；五是在放炮和改换支架时，要保护好电气设备和电缆；六是正确选择和使用熔断器和过流继电器，使过流保护灵敏，安全可靠，防止发生误动作或拒动；七是防止误操作。
3.2 过载预防措施
电气设备和电缆的过载，是通过它们的电流超过了额定数值，过电流的持续时间也超过了允许时间。引起过载的原因首先是电气设备和电缆的容量选择太小，造成正常工作时的负荷电流超过了它们的额定电流，尤其是负载变化范围较大的采掘机械，若发生高峰负荷时，一般会发生电动机过载；其次是对生产机械的误操作。
要预防电气设备和电缆的过载，要正确选择它们的容量，使它们的额定电流大于正常工作时的最大长时负荷电流。对负荷变化较大的生产机械用的电气设备，一定要验算它们的过载能力。
3.3 断相预防措施
断相是三相电动机的一相断电，电动机单相运行。在煤矿井下，单相断线多出现在经常移动或用熔断器保护的小型电动机上。前者是在移动中由于电缆受拉或弯曲，造成一相芯线折断，或由于接线不紧，造成一相芯线从接线端子上脱落，而导致电动机单相运转。后者是由于三相电路中的熔断器只熔断一相，导致单相断线。为有效预防断相，移动电气设备用的橡套电缆的截面积，必须满足机械强度要求，并与电气设备可靠连接。对熔断器要正确选择、安装及维护，并进行检查。过电流保护与漏电保护，都是继电保护的范围。对过电流保护装置的要求是：动作迅速、选择性好、可靠性强、动作灵敏。井下低压电网使用的过电流保护装置有短路保护装置、过负荷保护装置、断相保护装置和过电流综合保护装置。