黑龍江龍煤礦業(yè)集團股份有限公司 鶴崗分公司 礦井建設(shè)安裝工程處 張 銀
由于礦山開采環(huán)境惡劣,井下電氣設(shè)備在潮濕的環(huán)境中極易產(chǎn)生故障。影響了煤礦井下工作的安全進行,嚴(yán)重時還會造成雷管提前引爆等重大安全事故,給井下工作人員的生命安全造成了巨大威脅。本文,筆者針對煤礦井下電氣設(shè)備的運行問題,介紹了煤礦井下電氣設(shè)備常出現(xiàn)的安全事故,并提出了相應(yīng)的接地和漏電保護措施。
1.接地保護的原理。接地保護主要是將電氣設(shè)備不帶電部分的金屬外殼同接地系統(tǒng)之間做良好的電氣連接,將故障設(shè)備上的漏電電壓控制在安全范圍之內(nèi)。無接地保護人體接觸漏電電氣設(shè)備模型如圖1所示,有接地保護人體接觸漏電電氣設(shè)備的模型如圖2所示。
圖1 無接地保護人體接觸漏電電氣設(shè)備模型
圖2 有接地保護人體接觸漏電電氣設(shè)備模型
在圖1情況下,未采用接地保護,當(dāng)電源與電氣設(shè)備的金屬外殼相接觸時,接地電流Ⅰd通過人體和電網(wǎng)形成閉合回路,為簡化計算,假設(shè)各相對地絕緣阻抗均相等,那么漏電設(shè)備對地電壓Ud為
式(1)中,U 為電網(wǎng)相電壓,Rr為人體電阻,Z 為電網(wǎng)每相對地絕緣阻抗。由于絕緣阻抗是絕緣電阻與分布電流的并聯(lián)阻抗,所以當(dāng)電網(wǎng)分布范圍不大,接用電氣設(shè)備不多、且絕緣電阻較高時,漏電設(shè)備對地電壓不高;但當(dāng)電網(wǎng)分布范圍大,接用電氣設(shè)備較多時,絕緣電阻將明顯下降。
在圖2情況下,采用了接地保護,在電路中,接地電流通過人體電阻以及接地電阻Rd以及電網(wǎng)對地絕緣阻抗形成回路,其中接地電阻與人體電阻相關(guān)聯(lián),漏電設(shè)備的對地電壓Ud為
式(2)中,Rd<<|Z|,所以設(shè)備對地電壓大大減小,只需要適當(dāng)?shù)目刂芌d,就可以將漏電設(shè)備的對地電壓控制在安全范圍內(nèi),從而防止人體觸電。
2.接地保護在煤礦井下電氣設(shè)備中的應(yīng)用。對于井下的電氣設(shè)備主要是通過將井下的各供電點的接地極用公共母線連接起來,形成保護接地網(wǎng)。在該系統(tǒng)中,公共母線主要采用鎧裝的電纜金屬鋼帶幫鉛套,接地總線主要采用橡套電纜。保護接地網(wǎng)可以降低接地電阻總值,防止同一臺變壓器供電的電氣設(shè)備在不同接地點異相同時落地而造成落地事故。
1.漏電保護的作用。當(dāng)設(shè)備或線路漏電時,通過保護裝置的檢測機構(gòu)獲得異常信號,經(jīng)中間機構(gòu)轉(zhuǎn)換和傳遞后,促使執(zhí)行機構(gòu)動作,自動切斷電源,從而起到保護作用。漏電保護可以防止人觸電,可以減小通過人體電流的大小和時間;可以防止漏電電流燒壞電氣設(shè)備,當(dāng)電網(wǎng)中出現(xiàn)故障后,將立即切斷電源;可以防止礦井中瓦斯、煤塵的爆炸,漏電保護器可以防止漏電電流產(chǎn)生火花;可以防止短路引起的接地故障,一旦短路,漏電保護器中的短路保護裝置就會啟動,從而使開關(guān)跳閘。
2.漏電保護裝置的特點。
(1)可靠靈敏性。漏電保護裝置在使用過程中,主要對不同狀況以及不同程度的漏電事故進行處理,所以裝置必須要求靈敏可靠,不拒動、不誤動,能對很小的漏電故障做出較強的反應(yīng),具有一定的自我檢測功能。
(2)安全性。漏電保護裝置主要是為了保障工作人員、礦井以及設(shè)備的安全,所以安全性是其必備的特性。安全系數(shù)要高,以大大減小漏電電流,縮短漏電時間,降低出現(xiàn)嚴(yán)重事故的可能性。
(3)可選擇性。主要是能夠切除漏電故障部分,而非故障部分則繼續(xù)運行,以避免大面積停電事故的發(fā)生。選擇性主要分為橫向選擇和縱向選擇,即分別為切斷漏電故障支路和切斷漏電故障所在段的電源,并保護其他段的正常供電。
煤礦井下電氣設(shè)備的故障給煤礦生產(chǎn)運作帶來了極大危害,威脅著員工的生命安全。接地保護以及漏電保護大大降低了這種危害,有關(guān)單位要充分認(rèn)識到電氣設(shè)備保護的重要性,真正實現(xiàn)煤礦的安全生產(chǎn)。