煤礦供電“三大保護”的一體性分析

張增新　周建平

摘要：安全供電是煤礦生產對礦井供電基本要求之一，三大保護即漏電保護、過流保護和保護接地是實現煤礦供電安全的基本技術措施，為保證煤礦供電安全不能僅僅要強調三大保護各自的獨立作用，更重要的是保證保證三大保護的一體性，從而形成保護網，發揮更大的保護作用。

關鍵字：過流保護；漏電保護；保護接地；相互關系（一體性）

煤礦企業作為高危行業，由于生產條件和作業環境比較惡劣，對其供電提出了特殊的要求，即供電要可靠，供電要安全，供電要質量，供電要經濟，其中供電安全對煤礦安全尤為重要，因為它不僅涉及人身安全，設備安全，更含概了整個礦井的環境安全。以煤礦發生的人身觸電傷亡，電氣火災和瓦斯煤塵事故的原因上來看，除了煤礦井客觀的特殊工作環境，人的不安全行為和管理的上缺陷外，更重要的是在供用電作業和管理上存在著對安全供用電認識上不足和不透徹，特別是在對為實現安全供電而采取的電網保護措施及其相互關系上存在著不正確的認識問題和觀念問題。

安全供電是煤礦對供電的基本要求和原則之一，為滿足這一原則要求，煤礦供電系統中采取了漏電保護、保護接地、過流保護、電壓保護、斷相保護、風電、瓦斯電閉鎖等多種類型的可靠的保護裝置，其中過流保護、漏電保護和保護接地是保證礦井安全供電及礦井安全生產最重要的措施，也是最基本的電氣保護措施，又稱“三大保護”。以下我就三大保護及其相互關系來做一辨析，以提高對供電系統中基本電網保護的認識，透過原理分析，明確作用，并在工作中加強對基本電網保護的管理。

1 三大保護

過流保護是當流過電氣設備或線路的電流超過其額定值或允許值時，過流保護裝置靈敏、迅速、可靠且有選擇地切除故障設備或線路的電源，做到安全供電。過流的故障類型主要有短路、過載和斷相，與之相對應的過流保護也就有短路保護，過載保護和斷相保護。過流作為一種安全供電中的一種故障現象，其危害其大，能短時間燒毀電氣設備，引起火災或引起瓦斯、煤塵爆炸事故，必須給予高度重視。

漏電保護是煤礦井下電網三大保護之一，當漏電保護范圍內供電網絡對地絕緣降到危險值（整定值）或人身觸電時，漏電保護裝置靈敏、迅速、可靠，有選擇地將故障支路電源切除。其主要作用有：連續監視電網絕緣狀態；切斷電源或閉鎖電源；補償人體觸電和相接地時的容性電流。漏電作為礦井供電系統中常見的一種故障現象，其危害主要表現在：極易發生人身觸電傷亡事故；漏電火花易引爆瓦斯、煤塵發生惡性事故；漏電易引爆電雷管；漏電存在易擴展為短路故障。由于漏電潛在危險較大，所以漏電現象必須予以重視。

保護接地是與煤礦供電系統相適應的一種電網保護方式，它是基于煤礦供電系統采用變壓器中性點不接地運行方式而采取的，即IT系統，這與變壓器中性點直接接地運行方式的供電系統TN系統形成鮮明的對比，前者采用保護接地，后者采用保護接零方式。煤礦供電系統中的保護接地是用導體把供電系統中所有正常不帶電，故障時可能帶電的電氣設備外露金屬導體與埋在地下的接地極連起來，且將整個供電系統中的保護接地裝置利用導體和導線連結起來，構成煤礦井下總接地網，其主要作用就是預防人身觸電事故發生。

2 三大保護間的相互關系

過流保護，漏電保護和保護接地三者既獨立存在，發揮著各自的獨特作用，同時三者之間又相輔相成，共同構成煤礦安全供電的一道不可分割的保護防線。

漏電保護與保護接地相輔相成，共同預防人身觸電事故發生，前者側重于漏電故障發生后的跳閘時間，即一旦發生漏電或人身觸電，盡快地將故障支路電源切除，一般不超過0.2S，亦即使漏電故障時間和人身觸電時間持續時間最短，來確保發生人身觸電傷亡事故的機率最低。后者則側重于限制漏電電流和人身觸電電流的大小，通過保護接地和接地裝置，最大限度地降低漏電電流和人身觸電電流，從而降低故障時的嚴重程度。同時二者之間也存在著互為后備保護的關系，當漏電保護因某種原因失去其應有的保護作用時，此時完善的保護接地系統將承擔起漏電保護裝置的部分任務和自己應起到的安全作用，雖不能將漏電故障支路的電源給予切斷，但可有效地減少漏電火花外漏和漏電設備的對地電壓，這對防止煤塵、瓦斯爆炸事故的發生和減小人身觸電事故的嚴重程度，將起到重要作用，從而最大限度地彌補在漏電保護失靈情況下給安全供電帶來的安全隱患；相反，在保護接地失去其完整性的情況下，并發生漏電或人身觸電，因著漏電保護的可靠性、靈敏性、迅速性，可在最短的時間內將漏電支路和人身觸電支路的電源給予切斷，這樣漏電保護在這種情況下，便成為保護接地的后備保護。

過流保護與漏電保護之間在一定條件下，二者之間成為互為后備的關系。在過流故障中的短路故障最為嚴重，其危害性最大，在過流保護與漏電保護二者的關系中主要表現為短路保護與漏電保護之間的互為后備關系，一方面，當漏電保護在失去其應有的作用時，若漏電故障的長時間存在，將有可能發展為短路，即不同相同時漏電，此時，因短路保護完好、可靠、靈敏，迅速將發生動作，將漏電回路的電源給予切除，從而阻斷漏電故障的擴大，減小漏電的危害；另一方面，當短路保護失靈情況下，若發生了電閥短路，強烈的短電流和電弧可能擊穿電氣設備或直接與地發生聯系，此時由短路而導致的漏電信號被可靠的漏電保護裝置所接收，漏電保護裝置迅速作出反應，將短路故障支路電源切除，避免了短路故障的危害擴大，所以漏電保護在一定條件下，便成為短路保護的后備保護。

最后，要強調是完善的保護接地系統是確保三大保護之間的互為后備保護關系的關鍵，沒有完善的保護接地網，保護接地將不能成為漏電保護的后備保護，而失去后備保護的作用。同樣，殘缺的保護接地網，將會使短路保護成為漏電保護的后備保護變得困難，保護接地在這種情況下，將不能提供因漏電發展成短路的短路通道，另外，不完整的保護接地系統，也使漏電保護成為短路保護的后備保護變得困難。

3 提高認識，加強管理，筑牢煤礦安全供電的電網保護體系

通過以上分析，我們會發現三大保護這一礦井安全供電的基礎性保護措施之間的緊密關系，會認識到三大保護在保證安全供電方面的重要作用，相應地要求在安全供電管理方面，要提高認識，工作中切實將煤礦供電中的各種電網保護治理好，為煤礦安全生產提供一個安全的供電環境，同時要加強對電氣作業人員的安全技術教育培訓，提升他們的安全工作技能和安全意識，培養系統安全觀，最終打造本質安全型礦井。

參考文獻

[1]國家煤礦安全監察局人事培訓司：《煤礦電氣安全》，中國礦業大學出版社2002年版

[2]國家安全生產監督管理局 國家煤礦安全監察局：《煤礦安全規程》，煤炭工業出版社2011年版。