煤矿供电“三大保护”的一体性分析

张增新　周建平

摘要：安全供电是煤矿生产对矿井供电基本要求之一，三大保护即漏电保护、过流保护和保护接地是实现煤矿供电安全的基本技术措施，为保证煤矿供电安全不能仅仅要强调三大保护各自的独立作用，更重要的是保证保证三大保护的一体性，从而形成保护网，发挥更大的保护作用。

关键字：过流保护；漏电保护；保护接地；相互关系（一体性）

煤矿企业作为高危行业，由于生产条件和作业环境比较恶劣，对其供电提出了特殊的要求，即供电要可靠，供电要安全，供电要质量，供电要经济，其中供电安全对煤矿安全尤为重要，因为它不仅涉及人身安全，设备安全，更含概了整个矿井的环境安全。以煤矿发生的人身触电伤亡，电气火灾和瓦斯煤尘事故的原因上来看，除了煤矿井客观的特殊工作环境，人的不安全行为和管理的上缺陷外，更重要的是在供用电作业和管理上存在着对安全供用电认识上不足和不透彻，特别是在对为实现安全供电而采取的电网保护措施及其相互关系上存在着不正确的认识问题和观念问题。

安全供电是煤矿对供电的基本要求和原则之一，为满足这一原则要求，煤矿供电系统中采取了漏电保护、保护接地、过流保护、电压保护、断相保护、风电、瓦斯电闭锁等多种类型的可靠的保护装置，其中过流保护、漏电保护和保护接地是保证矿井安全供电及矿井安全生产最重要的措施，也是最基本的电气保护措施，又称“三大保护”。以下我就三大保护及其相互关系来做一辨析，以提高对供电系统中基本电网保护的认识，透过原理分析，明确作用，并在工作中加强对基本电网保护的管理。

1 三大保护

过流保护是当流过电气设备或线路的电流超过其额定值或允许值时，过流保护装置灵敏、迅速、可靠且有选择地切除故障设备或线路的电源，做到安全供电。过流的故障类型主要有短路、过载和断相，与之相对应的过流保护也就有短路保护，过载保护和断相保护。过流作为一种安全供电中的一种故障现象，其危害其大，能短时间烧毁电气设备，引起火灾或引起瓦斯、煤尘爆炸事故，必须给予高度重视。

漏电保护是煤矿井下电网三大保护之一，当漏电保护范围内供电网络对地绝缘降到危险值（整定值）或人身触电时，漏电保护装置灵敏、迅速、可靠，有选择地将故障支路电源切除。其主要作用有：连续监视电网绝缘状态；切断电源或闭锁电源；补偿人体触电和相接地时的容性电流。漏电作为矿井供电系统中常见的一种故障现象，其危害主要表现在：极易发生人身触电伤亡事故；漏电火花易引爆瓦斯、煤尘发生恶性事故；漏电易引爆电雷管；漏电存在易扩展为短路故障。由于漏电潜在危险较大，所以漏电现象必须予以重视。

保护接地是与煤矿供电系统相适应的一种电网保护方式，它是基于煤矿供电系统采用变压器中性点不接地运行方式而采取的，即IT系统，这与变压器中性点直接接地运行方式的供电系统TN系统形成鲜明的对比，前者采用保护接地，后者采用保护接零方式。煤矿供电系统中的保护接地是用导体把供电系统中所有正常不带电，故障时可能带电的电气设备外露金属导体与埋在地下的接地极连起来，且将整个供电系统中的保护接地装置利用导体和导线连结起来，构成煤矿井下总接地网，其主要作用就是预防人身触电事故发生。

2 三大保护间的相互关系

过流保护，漏电保护和保护接地三者既独立存在，发挥着各自的独特作用，同时三者之间又相辅相成，共同构成煤矿安全供电的一道不可分割的保护防线。

漏电保护与保护接地相辅相成，共同预防人身触电事故发生，前者侧重于漏电故障发生后的跳闸时间，即一旦发生漏电或人身触电，尽快地将故障支路电源切除，一般不超过0.2S，亦即使漏电故障时间和人身触电时间持续时间最短，来确保发生人身触电伤亡事故的机率最低。后者则侧重于限制漏电电流和人身触电电流的大小，通过保护接地和接地装置，最大限度地降低漏电电流和人身触电电流，从而降低故障时的严重程度。同时二者之间也存在着互为后备保护的关系，当漏电保护因某种原因失去其应有的保护作用时，此时完善的保护接地系统将承担起漏电保护装置的部分任务和自己应起到的安全作用，虽不能将漏电故障支路的电源给予切断，但可有效地减少漏电火花外漏和漏电设备的对地电压，这对防止煤尘、瓦斯爆炸事故的发生和减小人身触电事故的严重程度，将起到重要作用，从而最大限度地弥补在漏电保护失灵情况下给安全供电带来的安全隐患；相反，在保护接地失去其完整性的情况下，并发生漏电或人身触电，因着漏电保护的可靠性、灵敏性、迅速性，可在最短的时间内将漏电支路和人身触电支路的电源给予切断，这样漏电保护在这种情况下，便成为保护接地的后备保护。

过流保护与漏电保护之间在一定条件下，二者之间成为互为后备的关系。在过流故障中的短路故障最为严重，其危害性最大，在过流保护与漏电保护二者的关系中主要表现为短路保护与漏电保护之间的互为后备关系，一方面，当漏电保护在失去其应有的作用时，若漏电故障的长时间存在，将有可能发展为短路，即不同相同时漏电，此时，因短路保护完好、可靠、灵敏，迅速将发生动作，将漏电回路的电源给予切除，从而阻断漏电故障的扩大，减小漏电的危害；另一方面，当短路保护失灵情况下，若发生了电阀短路，强烈的短电流和电弧可能击穿电气设备或直接与地发生联系，此时由短路而导致的漏电信号被可靠的漏电保护装置所接收，漏电保护装置迅速作出反应，将短路故障支路电源切除，避免了短路故障的危害扩大，所以漏电保护在一定条件下，便成为短路保护的后备保护。

最后，要强调是完善的保护接地系统是确保三大保护之间的互为后备保护关系的关键，没有完善的保护接地网，保护接地将不能成为漏电保护的后备保护，而失去后备保护的作用。同样，残缺的保护接地网，将会使短路保护成为漏电保护的后备保护变得困难，保护接地在这种情况下，将不能提供因漏电发展成短路的短路通道，另外，不完整的保护接地系统，也使漏电保护成为短路保护的后备保护变得困难。

3 提高认识，加强管理，筑牢煤矿安全供电的电网保护体系

通过以上分析，我们会发现三大保护这一矿井安全供电的基础性保护措施之间的紧密关系，会认识到三大保护在保证安全供电方面的重要作用，相应地要求在安全供电管理方面，要提高认识，工作中切实将煤矿供电中的各种电网保护治理好，为煤矿安全生产提供一个安全的供电环境，同时要加强对电气作业人员的安全技术教育培训，提升他们的安全工作技能和安全意识，培养系统安全观，最终打造本质安全型矿井。

参考文献

[1]国家煤矿安全监察局人事培训司：《煤矿电气安全》，中国矿业大学出版社2002年版

[2]国家安全生产监督管理局 国家煤矿安全监察局：《煤矿安全规程》，煤炭工业出版社2011年版。