煤矿井下低压供电过流保护装置性能分析

【摘要】过流故障是煤矿井下最常见的供电故障之一，一旦发生过流故障，严重损害供电设备、供电电缆，严重时引起火灾，甚至引起瓦斯、煤尘爆炸，危害极大，故此应用熔断器、电磁式过流、热继电器、JP90-300D、电子保护器、智能型微电脑装置等保护措施，以防范井下低压故障，保证煤矿井下正常生产。

【关键词】低压供电；过流保护；保护装置

煤矿井下供电系统的过流保护、漏电保护、接地保护统称为煤矿井下的三大保护。过流故障是煤矿井下最常见的供电故障之一，常见过流故障是短路、过载和断相。一旦发生过流故障，其供电设备、供电电缆就会发热，严重时会使供电设备、供电电缆、用电设备烧损，电缆着火引起火灾，甚至引起瓦斯、煤尘爆炸，危害极大，必须采取针对性措施加以预防和保护。

一、过电流故障的危害及原因

（一）短路故障与原因

短路是指电流不流经负载，而是两根或三根导线直接短接形成回路。这时电流很大，可达额定电流的几倍、几十倍，甚至更大，其危害是能够在极短的时间内烧毁电气设备，引起火灾或引起瓦斯、煤尘爆炸事故。短路电流还会产生很大的电动力，使电气设备遭到机械损坏，也会引起电网电压急剧下降，影响电网中的其他用电设备的正常工作。

造成短路的主要原因是绝缘受到破坏，因而应加强对电气设备和电缆绝缘的维护和检查，并设置短路保护装置。

（二）过负荷与原因

过负荷的危害是电气设备和电缆出现过负荷后，温度将超过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。过负荷是井下烧毁中、小型电动机的主要原因之一。

引起电气设备和电缆过负荷的原因主要有以下几方面：一是电气设备和电缆容量选择过小，致使正常工作时负荷电流超过了额定电流；二是对生产机械的误操作，例如在刮板输送机机尾压煤的情况下，连续点动起动，就会在起动电流的连续冲击下引起电动机过热，甚至烧毁。此外，电源电压过低或电动机机械性堵转都会引起电动机过负荷。

（三）断相故障与原因

断相是指三相交流电动机的一相供电线路或一相绕组断线。造成断相原因有：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而松动脱落；电缆芯线一相断线；电动机定子绕组与接线端子连接不牢而脱落等。

二、各种过流保护性能及应用范围

（一）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问的关系。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。

（二）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，唷邕同时切断三相电源。

（三）热继电器的保护特性及应用

热继电器主要采用双金属片，而双金属片有热惯性，从电气设备过载到金属片因受热产生变形再到动作，保护动作具有反时限保护特性，但它受环境温度影响较大，故准确性可靠性均差，它只适合做过载保护，也不具备多功能保护要求。

（四）JP91-300D保护

JP90-300D虽然结合了电磁式继电器和热继电器的保护特性，但是由于它同时存在上述两种保护的致命缺点，在煤矿井下磁力起动器中广泛使用一阶段后，“煤矿安全规程”中明令严禁使用。

（五）电子保护器的应用

在127V煤电钻供电系统中，采用载频保护提高保护灵敏度。在660V，1140V供电系统中可以利用短路时电网电压下降比电动机起动时电网电压下降大、时间长等因素，利用电流大、压降大、时间长这3个条件进行判别，保护装置可以正常选择动作，这样有利于提高短路的灵敏度。

（六）低压电缆和真空电器的应用

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。

（七）智能型微电脑综合保护装置的应用

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。

三、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问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）取消所有老式高压PB3～GA型开关，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。