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矿井低压供电的漏电保护方案

导读: 井下供电系统由地面变电所、井下中央变电所、采区变电所、防爆移动变电所、采用变电点以及彼此间的电缆线组成。

一、井下供电网络

井下供电系统由地面变电所、井下中央变电所、采区变电所、防爆移动变电所、采用变电点以及彼此间的电缆线组成。

其中,地面变电所(6KV/10KV)是全矿供电的总枢纽,担负受电、变电、配电任务。井下泵房中央变电所是井下的中心,其任务是向采区变电所、整流变电所、主排水泵及井底车场附近负荷供电。采区变电所是采区变、配电中心,任务是采区负荷及巷道掘进负荷供电。工业面配电点是采掘工作面及其附近巷道的配电中心,向工作面及附近负荷供电。

图1 矿井供电流程

二、井下供电系统分类

1、中性点直接接地系统

此系统也被称为大接地电流系统。这种系统中一相接地时,出现除中性点以外的另一个接地点,构成了短路回路,接地故障相电流很大,为了防止设备损坏,必须迅速切断电源,因而供电可靠性低,易发生停电事故。但这种系统上发生单相接地故障时,由于系统中性点的钳位作用,使非故障相的对地电压不会有明显的上升,因而对系统绝缘是有利的。

图2  中性点直接接地系统

2、中性点不直接接地系统

这是我国特有电力系统,方式主要有三种:即不接地、经消弧线圈接地和直接接地。电力系统中性点运行方式有不接地、经电阻接地、经消弧线圈接地或直接接地等多种。在中性点不接地的三相系统中,当一相发生接地时:一是未接地两相的对地电压升高到√3倍,即等于线电压,所以,这种系统中,相对地的绝缘水平应根据线电压来设计。

这主要是因为这样做具有下述优越性:一是正常供电情况下能维持相线的对地电压不变,从而可向外(对负载)提供220/380V这两种不同的电压,以满足单相220V(如电灯、电热)及三相380V(如电动机)不同的用电需要。

图3 中性点不直接接地

在矿井作业系统中,我国主要采用中性点不直接接地系统,该系统具有较大的零序阻抗值,普遍比其它阻抗值高,所以当井下发生漏电或电路短路故障时,产生的电流较小,不易造成较大危害。

三、井下漏电的危害

1.  瓦斯爆炸

瓦斯是一种易燃气体。其爆炸有一定的浓度范围,大约界限为5%~16%。

当瓦斯浓度低于5%时,遇火不爆炸,但能在火焰外围形成燃烧层,当瓦斯浓度为9.5%时,其爆炸威力最大;瓦斯浓度在16%以上时,失去其爆炸性,但在空气中遇火仍会燃烧。

不过其爆炸界限并不是恒定的,它还受温度、压力以及煤尘、其它可燃性气体、惰性气体的混入等因素的影响。

当矿井电缆绝缘层被破坏,会产生漏电流。由于瓦斯被点燃所需要的能量很低,如果漏电产生的电弧击穿空气,就会将其引燃。

图4 瓦斯爆照事故

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