浅谈煤矿井下低压供电系统过流保护

来源：核心期刊咨询网时间：2014-04-30 11:3912

摘要：【摘要】过流故障是煤矿井下常见的供电故障之一，当电气设备发生短路，过载和缺相时，造成实际工作电流大于其额定电流。 过流故障一旦发生，将损害电气设备、电缆，严重是会引起火灾，从而引发井下瓦斯、煤尘爆炸等，危害生命安全及国家财产。因此，井下电气

　　【摘要】过流故障是煤矿井下常见的供电故障之一，当电气设备发生短路，过载和缺相时，造成实际工作电流大于其额定电流。

　　过流故障一旦发生，将损害电气设备、电缆，严重是会引起火灾，从而引发井下瓦斯、煤尘爆炸等，危害生命安全及国家财产。因此，井下电气设备应安装熔断器、热继电器、电磁式过流、综合保护装置等，以防止井下低压过流故障，保障矿井安全供电。

　　【关键词】低压供电；过流继电器；保护装置

　　0、引言过流是指流过电气设备和供电电缆的电流超过其额定值。过流故障是煤矿井下常见的供电故障之一，包括电气设备的短路、过载及断相。一旦发生过流故障，其供电设备、供电电缆就会发热，严重时会导致电气设备、供电电缆烧损，更甚至电缆着火发生火灾，从而引发瓦斯、煤尘爆炸，必须采取针对性的防范措施加以预防和保护。

　　1、过流故障的主要形式和危害

　　1.1 短路故障

　　短路故障的特点是电流突然增大，电网电压下降，发热剧烈，破坏性大。短时间内不切断故障电源，会迅速烧毁电气设备、电缆，发生火灾。短路故障的主要原因是电气设备、电缆绝缘遭到破坏，造成相间短路，影响电网中其他电气设备的正常工作。

　　1.2 过载

　　过载的特点是电流密度增加，发热迅速，流过设备及电缆的实际电流超过其额定电流和允许过负荷的时间。其危害是设备和电缆过载后，温度超过设备所用绝缘材料的最高允许温度，损坏绝缘，如不及时切断电源，将会发展成漏电和短路事故，过载是井下电机烧坏的主要原因之一。

　　引起电气设备过载的原因主要有以下几个方面：一是电气设备选型不对，设备容量小，或电缆截面积小，致使正常工作时负荷电流超过额定值；二是生产中的违章作业，例如在刮板运输机机身机尾积渣堆煤的情况下，不清理，仍连续点动启动，就会在启动电流连续冲击下引发电动机过热，甚至烧毁电机线圈。此外线路过长造成终端设备电压过低或电动机机械性堵转，误将1140V 电网中的电动机接线改为660V 等都会引起过载。

　　1.3 断相故障

　　其特点是在三相电源中一相供电线路或一相绕线组断线。此时，运行中的电动机单相运行，转子转矩比三相运行时小很多，在其负荷不变的情况下，电流是原来的1.73-2 倍。如不切断电源，时间一长将会烧毁电动机。发生原因主要是熔断器有一相熔断，电缆与电动机或开关的接线端子连接不牢固，松动脱落；电动机定子绕组与接线端子接触不牢脱落等。

　　经以上分析得知过流的危害性，严重地影响安全生产的顺利进行，随着矿井的不断延深，瓦斯突出情况严峻，安全形势不容乐观，这对我们在电气保护方面尤其是过流保护方面要求更高。随着矿山机电新技术、新设备的不断发展，新型多功能保护装置的推广应用，在井下低压供电保护方面得到很大的提高。随着井下采掘设备容量的不断增加，先进的综掘、综采设备的应用及用电容量的增大，对供电设备的要求越来越高，供电保护要求更加灵敏、可靠，与目前的供电保护技术的落后形成了明显的矛盾。鉴于以上问题，应针对性的分析各种过流保护装置及应用。

　　2、各种过流保护性能及应用范围

　　2.1 熔断器保护性能及应用范围

　　熔断器的额定电流和熔件的额定电流是不同的。前者是指允许长期通过熔断器的最大电流，而后者是指通过熔件而不熔断的最大电流，它的特性是熔件熔断时间与通过熔件的电流之间的关系。也就是说，随着负荷电流增加，熔件熔断时间就短，当超过其额定电流8 倍时，熔件瞬时熔断。它只能切断一相电流，造成单相运转故障。这说明熔断器只能保护电气设备、线路短路及严重过载，只适合于保护小功率电气设备、照明线路和控制回路。

　　2.2 电磁式过流保护装置的特性及应用

　　这种保护动作是瞬时的，当整定值一经确定后，只要流过继电器线圈的电流达到或超过整定电流值时，保护就迅速动作，它的动作电流通常是按电动机的起动电流整定的，保护范围起点高，准确性不可靠，所以不能保护线路的过载，只能做短路保护。但它比熔断器动作快，整定可以调节，能同时切断三相电源。

　　2.3 热继电器的保护特性及应用这种保护动作是瞬时的，当整定值一经确定，只要流过继电器线圈的电流达到或超过整定电流值时，保护就迅速动作，它的动作电流通常是按电动机的起动电流整定的，保护范围起点高，准确性不可靠，所以不能保护线路的过载，只能做短路保护。但它比熔断器动作快，整定可以调节，能同时切断三相电源。

　　2.4 电子保护器的特性及应用

　　电子技术在煤矿井下的广泛应用，尤其是微机技术在煤矿中的应用，使煤矿供电技术提高到了新水平。电子综合保护装置具有短路、过载、断相、漏电、检测等诸多保护功能，而且具有体积小、保护电流调节范围宽、故障率极低、免维护、适用范围广等优点。但是它也有值得考虑的问题：过去短路保护通常以最小两相短路电流的1.2 倍作为短路保护的动作值，但是在实际供电系统中，会遇到动作值小于最大设备起动时的电流值。为此不得不降低灵敏度或加大电缆截面等不合理措施，这种问题在127V 供电系统首先出现，在660V、1140V 系统中的末端也出现过，对此必须考虑如何提高灵敏度的办法。

　　2.5 低压电缆、真空断路器的特性及应用

　　低压供电系统发生短路时易引起电火花外泄的最薄弱的环节就是电缆，因此采用屏蔽电缆，并完善它的监视保护系统，采取低压屏蔽电缆接地连接措施，可以在发生故障时能超前断电，把故障控制在最小范围内，这是一种积极有效的防范措施。

　　真空断路器和接触器的广泛使用，在实际生产中检验表明，它已成为防爆开关的主要电器，由于它断电电流大，分断能力强，特适合于目前采掘设备增宽的要求，它电弧不外泄，比空气开关更安全，且寿命长、维修量小、运行可靠，它和电子综合保护装置相配合，对于过流保护有更加优良的保护性能，从而使馈电保护真正成为供电系统保护的后备保护，并且有一定的选择性。由于它分断速度快，提高了保护的快速性，缩短了故障时间，控制了故障范围，对安全供电生产极为有利。

　　2.6 智能型微电脑综合保护装置的特性与应用

　　近两年，煤矿供电设备大量采用新型高新科技保护装置，这种装置不但消除了原有供电设备所采用保护装置的弊端，而且在原有保护装置优点的基础上，把所有漏电、断相、短路、过载、超压、欠压、电压三项不平衡及超前检测功能集于一个保护装置，不但保护功能可靠灵敏，而且还准确消除了误动作。保护装置的体积明显缩小。在安装配线上均采用航空插头，给维修、操作、更换创造了条件。

　　3、结束语

　　（1）井下低压电网短路保护快速性的提高，主要是在馈电开关和电磁起动器中采用真空电器，它是一项有力的手段。

　　（2）在真空电磁起动器中增加瞬动电子保护，在馈电开关中增加可以精确整定动作值和动作时间的电子式过流保护器，就可以实现井下低压供电系统的选择性。

　　（3）对井下低压电网过流保护的灵敏度要求越来越高，采用电子保护是有效的措施，采用载频保护或电流电压联锁保护都是有利的。

　　（4）为了防止短路电火花外泄，最有力、最有效的措施就是采用屏蔽电缆。

　　（5）采用新型真空微电脑保护装置的高防开关作为控制开关与低压供电保护组合为双重保护更加可靠。

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