繼電保護接地系統在煤礦生產中的應用
——基于榆陽區某煤礦供電系統的分析

(榆林市榆陽區煤炭局 陜西 榆林 719000)

隨著國內煤炭礦產資源開采的力度和數量不斷擴大，煤礦井下的安全生產成為開采的重中之重。保障煤礦供電系統的穩定運行是安全生產的重要前提，繼電保護系統作為二次保護關乎著整個供電系統的正常運行，接地保護系統是其中重要一環，所以如何將繼電保護接地系統更好地應用在煤礦安全生產中，這是一個重要的課題。

一、煤礦生產中繼電保護接地系統的三點要求

(一)選擇性

在井下供電系統或機電設備發生故障時,選擇性是指第一時間由故障設備或線路本身的保護切除故障,當故障設備或線路本身的保護或斷路器拒動時,才允許由相鄰設備、線路的保護或斷路器失靈保護切除故障。為保證選擇性,對相鄰設備和線路有配合要求的保護和同一保護內有配合要求的兩元件(如起動與跳閘元件或閉鎖與動作元件),其靈敏系數及動作時間應相互配合。當重合于本線路故障,或在非全相運行期間健全相又發生故障時,相鄰元件的保護應保證選擇性在重合閘后加速的時間內以及單相重合閘過程中,發生區外故障時,允許被加速的線路保護無選擇性。

(二)可靠性

保護裝置的可靠性是指在其保護過程中,其保護范圍內發生故障時,保護裝置必須有正確的動作,不能拒絕動作,更不能錯誤動作?？煽啃允强垦b置本身的質量、保護設計的正確性和裝置的安裝質量來保證的。為保證可靠性,宜選用可能的最簡單的保護方式,應采用由可靠的元件和盡可能簡單的回路構成的性能良好的裝置,并應具有必要的檢測、閉鎖和雙重化等措施。保護裝置應便于整定、調試和運行維護。

(三)靈敏性

靈敏性是指在繼電保護裝置對所保護范圍內的所有電氣故障和不正常運行狀態的反應能力。只要在被保護的范圍內,無論發生什么樣的故障,無論故障點在保護的始端還是末端,保護裝置反應靈敏并保證動作。保護裝置的靈敏性用靈敏性系數Ks來衡量,對于增量型繼電保護裝置,其靈敏性系數的表達式為:

對于減量動作型繼電保護裝置，其靈敏度的系數表達式為：

由以上表達式可以看出,要使保護裝置反應靈敏,Ks值必須大于 1。

二、煤礦生產中繼電保護接地系統的設計原則

(1)36V 以上的由于絕緣損壞可能帶有危險電壓的電氣設備的金屬外殼，架構等，都必須有保護接地裝置，鎧裝電纜的金屬鎧裝層，橡套電纜的接地芯線等均須接地。所有需要接地的電氣設備，都需要應用專用的連接導線直接與接地或者鎧裝電纜的金屬鎧裝層，鉛護套相互連接，禁止將幾臺設備串聯接地，也禁止將幾個接地部分串聯。所有必須接地的設備和局部接地裝置，都應同井下接地極接地形成一個總接地網。每個裝有電氣設備的硐室和配電點應設置輔助接地母線。每個單獨裝設的高壓電氣設備設置 1 個局部接地極。電纜的接地芯線，除作監視接地回路外，不能兼作其它用途。輔助接地與主接地相距 5 米以上。

(2)煤礦井下繼電保護一般采取無時限電流速斷、過電流保護、零序保護三種辦法，速斷保護裝置的整定電流需要避免最大三相短路電流(見公式1)。但短路線路因其兩端的短路電流相差較小，按照式子(1)計算整定值將很難起到保護作用，還可能出現較大的保護死區，靈敏度還很低。這樣會造成變電所的電壓母線上U較低，從而影響其他賄賂的正常工作，所以為了保障母線上的U足夠大，在整定時應使高壓母線U小于 0.55Ue,式子(1)和(2)中取較小值。

Idz=KkKjsIk2min/Ki

(1)

Idz=KkKp×0.55Ik2mas/Ki

(2)

式中：Idz——動作電流

Kk——可靠系數

Kjs——接地系數

Ki——電流互感器的變化比值

Ik2min——最小運行下的三相短路瞬時沖擊電流

Ik2mas——最大運行下的三相短路瞬時沖擊電流

有時候，式子(2)的整定值要比式子(1)的值要小很多，如此下去會使得速斷保護的范圍值延伸至下一段線路中。

三、對該煤礦接地系統設計的思考

(1)該煤礦的綜采工作面以下地點必須設局部接地極：進、回風巷口，進風巷皮帶機頭配電點，設備列車處，回風巷每個高壓連接器處及裝設 1 組局部接地極，同一地點有3 臺以上集中設備安裝 1 組局部接地極。

(2)接地網上任一保護接地點的接地電阻不得超過 2Ω。

(3)所有電氣設備的保護接地裝置(包括電纜的鎧裝、鉛皮，接地芯線)采用不小于 50mm2鍍鋅鋼絞線或鍍鋅扁鐵制作。

(4)局部接地極組或接地部件的材質和幾何參數不得低于《煤礦安全規程》第四百八十六條的要求，禁止采用鋁導體作為接地極、接地導線和連接導線。

(5)局部接地極應埋設在潮濕處，可用直徑為 42mm，長度不小于 1.5m 的鍍鋅鋼管制成，管上至少鉆 20 個不小于直徑為 5mm 的透眼，敷設時必須垂直埋入地下，接地線在水窩或積水較多處用不小于 0.6m2，厚度不小于 5mm 的鋼板制成。接地母線應用不小于 50mm2的扁鐵或鍍鋅鋼絞線或裸銅線。局部接地極外露長度不小于 100mm。

(6)凡是低壓饋電開關、設備列車外、照明綜保、煤電鉆綜保應設輔助接地極，局部接地極與輔助接地極的距離應大于 5m，輔助接地母線應使用不小于 25mm2的電纜。 井下采用變壓器中性點不接地系統，在主水泵房及11盤區一號水泵房的主、副水倉用鋼板各設1主接地極，在各配電點、變配電硐室外巷道分別設局部接地極，并利用電纜接地芯線、專用接地線把所有接地極連接在一起形成接地網，所有電氣設備的金屬外殼均應和接地網可靠連接，任意一點的接地電阻均不大于2歐姆。