煤矿井下电气设备的接地与漏电保护

2012-12-19黑龙江龙煤矿业集团股份有限公司鹤岗分公司矿井建设安装工程处

河南科技 2012年23期

黑龙江龙煤矿业集团股份有限公司鹤岗分公司矿井建设安装工程处张银

由于矿山开采环境恶劣，井下电气设备在潮湿的环境中极易产生故障。影响了煤矿井下工作的安全进行，严重时还会造成雷管提前引爆等重大安全事故，给井下工作人员的生命安全造成了巨大威胁。本文，笔者针对煤矿井下电气设备的运行问题，介绍了煤矿井下电气设备常出现的安全事故，并提出了相应的接地和漏电保护措施。

一、煤矿井下电气设备的接地保护

1.接地保护的原理。接地保护主要是将电气设备不带电部分的金属外壳同接地系统之间做良好的电气连接，将故障设备上的漏电电压控制在安全范围之内。无接地保护人体接触漏电电气设备模型如图1所示，有接地保护人体接触漏电电气设备的模型如图2所示。

图1 无接地保护人体接触漏电电气设备模型

图2 有接地保护人体接触漏电电气设备模型

在图1情况下，未采用接地保护，当电源与电气设备的金属外壳相接触时，接地电流Ⅰd通过人体和电网形成闭合回路，为简化计算，假设各相对地绝缘阻抗均相等，那么漏电设备对地电压Ud为

式（1）中，U 为电网相电压，Rr为人体电阻，Z 为电网每相对地绝缘阻抗。由于绝缘阻抗是绝缘电阻与分布电流的并联阻抗，所以当电网分布范围不大，接用电气设备不多、且绝缘电阻较高时，漏电设备对地电压不高；但当电网分布范围大，接用电气设备较多时，绝缘电阻将明显下降。

在图2情况下，采用了接地保护，在电路中，接地电流通过人体电阻以及接地电阻Rd以及电网对地绝缘阻抗形成回路，其中接地电阻与人体电阻相关联，漏电设备的对地电压Ud为

式（2）中，Rd＜＜|Z|，所以设备对地电压大大减小，只需要适当的控制Rd，就可以将漏电设备的对地电压控制在安全范围内，从而防止人体触电。

2.接地保护在煤矿井下电气设备中的应用。对于井下的电气设备主要是通过将井下的各供电点的接地极用公共母线连接起来，形成保护接地网。在该系统中，公共母线主要采用铠装的电缆金属钢带帮铅套，接地总线主要采用橡套电缆。保护接地网可以降低接地电阻总值，防止同一台变压器供电的电气设备在不同接地点异相同时落地而造成落地事故。

二、煤矿井下电气设备的漏电保护

1.漏电保护的作用。当设备或线路漏电时，通过保护装置的检测机构获得异常信号，经中间机构转换和传递后，促使执行机构动作，自动切断电源，从而起到保护作用。漏电保护可以防止人触电，可以减小通过人体电流的大小和时间；可以防止漏电电流烧坏电气设备，当电网中出现故障后，将立即切断电源；可以防止矿井中瓦斯、煤尘的爆炸，漏电保护器可以防止漏电电流产生火花；可以防止短路引起的接地故障，一旦短路，漏电保护器中的短路保护装置就会启动，从而使开关跳闸。

2.漏电保护装置的特点。

（1）可靠灵敏性。漏电保护装置在使用过程中，主要对不同状况以及不同程度的漏电事故进行处理，所以装置必须要求灵敏可靠，不拒动、不误动，能对很小的漏电故障做出较强的反应，具有一定的自我检测功能。

（2）安全性。漏电保护装置主要是为了保障工作人员、矿井以及设备的安全，所以安全性是其必备的特性。安全系数要高，以大大减小漏电电流，缩短漏电时间，降低出现严重事故的可能性。

（3）可选择性。主要是能够切除漏电故障部分，而非故障部分则继续运行，以避免大面积停电事故的发生。选择性主要分为横向选择和纵向选择，即分别为切断漏电故障支路和切断漏电故障所在段的电源，并保护其他段的正常供电。