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關(guān)于礦井低壓供電的漏電保護(hù)方案概述

時(shí)間:2019-03-14 14:26:04來源:浙江巨磁智能技術(shù)有限公司MagtronLennon

導(dǎo)語:?井下供電系統(tǒng)由地面變電所、井下中央變電所、采區(qū)變電所、防爆移動(dòng)變電所、采用變電點(diǎn)以及彼此間的電纜線組成。

一、井下供電網(wǎng)絡(luò):

井下供電系統(tǒng)由地面變電所、井下中央變電所、采區(qū)變電所、防爆移動(dòng)變電所、采用變電點(diǎn)以及彼此間的電纜線組成。

其中,地面變電所(6KV/10KV)是全礦供電的總樞紐,擔(dān)負(fù)受電、變電、配電任務(wù)。井下泵房中央變電所是井下的中心,其任務(wù)是向采區(qū)變電所、整流變電所、主排水泵及井底車場附近負(fù)荷供電。采區(qū)變電所是采區(qū)變、配電中心,任務(wù)是采區(qū)負(fù)荷及巷道掘進(jìn)負(fù)荷供電。工業(yè)面配電點(diǎn)是采掘工作面及其附近巷道的配電中心,向工作面及附近負(fù)荷供電。

礦井低壓供電

圖1礦井供電流程

二、井下供電系統(tǒng)分類

1、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)

此系統(tǒng)也被稱為大接地電流系統(tǒng)。這種系統(tǒng)中一相接地時(shí),出現(xiàn)除中性點(diǎn)以外的另一個(gè)接地點(diǎn),構(gòu)成了短路回路,接地故障相電流很大,為了防止設(shè)備損壞,必須迅速切斷電源,因而供電可靠性低,易發(fā)生停電事故。但這種系統(tǒng)上發(fā)生單相接地故障時(shí),由于系統(tǒng)中性點(diǎn)的鉗位作用,使非故障相的對地電壓不會(huì)有明顯的上升,因而對系統(tǒng)絕緣是有利的。

礦井低壓供電

圖2中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)

2、中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)

這是我國特有電力系統(tǒng),方式主要有三種:即不接地、經(jīng)消弧線圈接地和直接接地。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式有不接地、經(jīng)電阻接地、經(jīng)消弧線圈接地或直接接地等多種。在中性點(diǎn)不接地的三相系統(tǒng)中,當(dāng)一相發(fā)生接地時(shí):一是未接地兩相的對地電壓升高到√3倍,即等于線電壓,所以,這種系統(tǒng)中,相對地的絕緣水平應(yīng)根據(jù)線電壓來設(shè)計(jì)。

這主要是因?yàn)檫@樣做具有下述優(yōu)越性:一是正常供電情況下能維持相線的對地電壓不變,從而可向外(對負(fù)載)提供220/380V這兩種不同的電壓,以滿足單相220V(如電燈、電熱)及三相380V(如電動(dòng)機(jī))不同的用電需要。

礦井低壓供電

圖3中性點(diǎn)不直接接地

在礦井作業(yè)系統(tǒng)中,我國主要采用中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng),該系統(tǒng)具有較大的零序阻抗值,普遍比其它阻抗值高,所以當(dāng)井下發(fā)生漏電或電路短路故障時(shí),產(chǎn)生的電流較小,不易造成較大危害。

三、井下漏電的危害

瓦斯爆炸

瓦斯是一種易燃?xì)怏w。其爆炸有一定的濃度范圍,大約界限為5%~16%。

當(dāng)瓦斯?jié)舛鹊陀?%時(shí),遇火不爆炸,但能在火焰外圍形成燃燒層,當(dāng)瓦斯?jié)舛葹?.5%時(shí),其爆炸威力最大;瓦斯?jié)舛仍?6%以上時(shí),失去其爆炸性,但在空氣中遇火仍會(huì)燃燒。

不過其爆炸界限并不是恒定的,它還受溫度、壓力以及煤塵、其它可燃性氣體、惰性氣體的混入等因素的影響。

當(dāng)?shù)V井電纜絕緣層被破壞,會(huì)產(chǎn)生漏電流。由于瓦斯被點(diǎn)燃所需要的能量很低,如果漏電產(chǎn)生的電弧擊穿空氣,就會(huì)將其引燃。

礦井低壓供電

圖4瓦斯爆照事故

雷管引爆

雷管是一種爆破工程的主要起爆材料,它的作用是產(chǎn)生起爆能來引爆各種炸藥及導(dǎo)爆索、傳爆管。其分為火雷管和電雷管兩種。煤礦井下均采用電雷管。電雷管分為瞬發(fā)電雷管和延期電雷管。延期電雷管又分為秒延期電雷管和毫秒延期電雷管。

電氣雷管在煤礦開采中有廣泛應(yīng)用,漏電可能會(huì)引爆電氣雷管,導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。如果電氣雷管被引爆,就意味著有極高的電流,高于人體安全電流,如果流經(jīng)人體,對生命安全也有極大影響。

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圖5電氣雷管控制箱

四、漏電保護(hù)的選擇性

當(dāng)發(fā)生漏電故障時(shí),漏電保護(hù)器的選擇性保護(hù)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:

縱向選擇性

指井下發(fā)生漏電故障的問題線路被漏電保護(hù)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)并被切斷,同時(shí)使正常線路正常運(yùn)行。其工作原理見圖2,A、B1、B2、C1、C2、C3、C4中均裝有漏電保護(hù)裝置。A、B1、B2是饋電開關(guān),C1、C2、C3、C4是磁力啟動(dòng)器,K1、K2是漏電故障點(diǎn)。假如漏電故障在點(diǎn)K1發(fā)生,這時(shí),C4元件中的選擇性漏電保護(hù)器將會(huì)做出反應(yīng),使漏電點(diǎn)從整體電路上切除。而饋電開關(guān)B2中的選擇性漏電保護(hù)器不產(chǎn)生作用,整體上可以使故障部分被切除,但是正常部分仍然保持正常運(yùn)行。

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圖6選擇保護(hù)性原理

橫向選擇

指的是漏電故障所處支路僅被漏電保護(hù)系統(tǒng)切斷,同時(shí)使其它正常的支路正常運(yùn)行,如圖2,漏電保護(hù)裝置位于A、B、C點(diǎn)上。當(dāng)某點(diǎn)如K1存在漏電故障時(shí),該漏電保護(hù)系統(tǒng)的磁力啟動(dòng)器C4或分支饋電開關(guān)B2中的選擇型漏電保護(hù)器對漏電故障做出反應(yīng),切斷發(fā)生漏電故障點(diǎn)K1的支路,其余裝置無反應(yīng)。在當(dāng)前技術(shù)下,上述的縱向選擇性需要依靠延遲時(shí)間,也就是從負(fù)荷端到電源端方向上,逐級延時(shí)每個(gè)漏電保護(hù)裝置。當(dāng)其中一處發(fā)生故障時(shí),附近的漏電保護(hù)裝置能迅速反應(yīng),負(fù)荷端離漏電故障處較近時(shí),因?yàn)殡x負(fù)荷端較近的漏電保護(hù)器及時(shí)反應(yīng)并切除故障部分,由于該裝置特有的延時(shí)性,當(dāng)故障線路被切除后,它又回到初始位置,從而達(dá)到保護(hù)的目的。漏電故障可以運(yùn)用選擇性漏電保護(hù)理論來解決,這會(huì)大大提高井下生產(chǎn)效率。

五、漏電保護(hù)方案

漏電流保護(hù)器

GB3836-3增安型《爆照性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備》中指出:在礦井下的TT或TN系統(tǒng)中,

建議采用額定漏電(剩余)動(dòng)作電流不超過300mA的漏電流保護(hù)器。建議優(yōu)先選擇額定漏電動(dòng)作電流為30mA的保護(hù)器。該保護(hù)器在漏電動(dòng)作電流時(shí)最大斷開時(shí)間不超過5s,并且在5倍額定漏電動(dòng)作電流時(shí)不超過0.15s。

附加直流電源保護(hù)系統(tǒng)

附加的直流電源Uz通過由三相電抗器SK流入三相電網(wǎng),通過對地絕緣電阻,形成直流通路。三相電抗器通過星形連接,形成人為的中性點(diǎn)。直流電流Iz首先經(jīng)過附加的直流電源正極流入大地,通過大地的絕緣電阻ra、rb、rc。進(jìn)入到三相電網(wǎng)當(dāng)中,在流經(jīng)三相電抗器SK、零序電抗器LK、千歐表直流毫安表),最后經(jīng)過直流繼電器返回附加電源的負(fù)極,形成一條通路。

礦井低壓供電

圖7附加直流電源法結(jié)構(gòu)

智能漏電保護(hù)系統(tǒng)

選擇性漏電保護(hù)系統(tǒng),屬于低壓電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的一種。該系統(tǒng)吸取了其他漏電保護(hù)的優(yōu)點(diǎn),使旁路接地的安全性、在線監(jiān)測絕緣電阻的特點(diǎn)、直流監(jiān)測的全面性和以及零序電流方向的選擇性等有機(jī)的結(jié)合起來,形成有效的漏電保護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由帶重合閘的饋電開關(guān)、磁力啟動(dòng)器與直流檢測式漏電保護(hù)、閉鎖、延時(shí)插件等組成,不論任何地方發(fā)生任何性質(zhì)的漏電故障或人身觸電事故,設(shè)在總開關(guān)處的直流檢測式漏電保護(hù)使總開關(guān)斷電,所有開關(guān)、磁力啟動(dòng)器均因失壓斷電,經(jīng)過大約0.5s的延時(shí),各處漏電閉鎖啟動(dòng),選擇性的尋找漏電點(diǎn),并將故障支路的開關(guān)或磁力啟動(dòng)器閉鎖,之后總開關(guān)閉合并向?yàn)殚]鎖的電路供電。

礦井低壓供電

圖8系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

六、結(jié)語

煤炭仍然作為最主要的能源,煤炭開采具有高危險(xiǎn)性,因此選擇正確的漏電保護(hù)裝置是保證工作人員安全和生產(chǎn)正常進(jìn)行的重要保障。隨著煤礦開采的深度下延,對安全用電提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。對于各種漏電原因要進(jìn)行測試研究,同時(shí)結(jié)合供電系統(tǒng)的各項(xiàng)優(yōu)化原理。當(dāng)前,解決礦井下漏電行為是迫在眉睫的任務(wù)。

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