采区低压电网过电流保护

采区低压电网过电流保护　　

一、过电流故障的种类、危害及原因　　

所谓过电流，是指流过电气设备和电缆的电流超过了它们的额定值。　　

电气设备和电缆出现过电流后，一般会引起它们过热，严重时会将它们烧毁，甚至引起电火灾和瓦斯爆炸，对煤矿井下危害极大，必须加以预防和保护。　　

煤矿井下常见的过电流故障有短路，过负荷和断相。　　

1、短路　　

短路是指电流不流经负载，而是经过电阻很小的导体直接形成回路，其特点是电流很大，可达额定电流的几倍、几十倍，甚至更大，因此，它能够在极短的时间内烧毁电气设备，甚至引起火灾或引燃井下瓦斯、煤尘，造成瓦斯、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，短路还会引起电网电压急剧下降，影响电网中的其它用电设备的正常工作。由此可见，短路故障是最危险的过电流。特别是煤矿井下，电气设备和电缆的绝缘容易遭到破坏（如水分和潮气的浸入，物件对电缆的损伤，长期过负荷运行以及使用年久绝缘老化等），所以发生短路的可能性比地面大得多，因而应加强对电气设备和电缆绝缘的维护及检查，并设置短路保护装置。　　

2、过负荷　　

所谓过负荷，是指流过电气设备和电缆的实际电流超过其额定电流，而且过电流的延续时间超过了允许时间。　　

电气设备和电缆出现过负荷后，它们的温度将超过所用绝缘材料的最高允许温度，损坏它们的绝缘，如不及时切断电源，将会发展漏电和短路事故。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和要有以下几个方面：一是电气设备和电缆的容量选择过小，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，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。　　

3、断相　　

所谓断相，是指三相交流电动机的一相供电线路或一相绕阻断线。　　

此时，运行中的电动机叫单相运行，由于其转矩比三相运行时小得多，在其所带负荷不变的情况下，必须过负荷，甚至烧毁电动机。　　

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；电动机定子绕阻与接线端子连接不牢而脱落等。　　

综上所述，由于过电流井下发生的机会多而且造成的危害巨大，所以对于电气设备和电缆都必须加以相应的过流保护。　　

二、采区低压电网过电流保护装置的整定计算　　

对各种过流故障虽然有预防措施但仍有可能发生，所以对电气设备和馈电线路还必须设置过流保护装置。另外，对过流保护装置的额定电流或动作电流，必须进行正确的造反或整定，否则不能起到保护作用，相反，往往会扩大故障而造成事故。　　

1、熔断器　　

熔断器的熔体通常用低熔点的铅、锡、锌合金制成，串接在被保护的电气设备的主电路中，当电气设备发生短路时，流过熔体的大电流使熔体温度急剧升高并将它熔断，从而将故障线路与电源分开，达到保护的目的。使用中注意禁止用熔点较高的铁丝、铜丝等代替熔体，使保护失去作用而造成电气设备烧毁等事故。　　

熔体额定电流的选择计算如下：　　

1}对保护电缆支线的熔体，按下式计算：　　

 IR＝　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

式中  IR——熔体的额定电流，A；　　

IQe——电动机的额定起动电流，A，若被保护的是几台同时起动的电动机，则应为这几台电动机额定起动电流之和；　　

8～2.5—容量最大的电动机起动时保证熔体不熔化的系数，对经常不起动和轻载起动的电动机取2.5，对频繁起动或带负荷起动者可取1.8～2。　　

2）对保护电缆干线的熔体，按下式计算：　　

 IR＝　 　　　+　 　　　　　

式中，  IQem—容量最大的1台鼠笼电动机的额定起动电流，A；　　

　　　　— 其余电动机额定电流之和，A。　　

3）对保护照明负荷的熔体，按下式计算：　　　

IQ≈Ie　　

式中，  Ie—照明负荷的额定电流，A；　　

为保证在熔断器保护范围内出现最小短路电流时熔体能可靠熔断，按规定要验算它们的灵敏度，公式如下：　　

                  　　　　≥4～7　　

式中，　 　　　　　　　— 被保护范围末端的最小两相短路电流，A；　　

4～7—保证熔体及时熔断的系数，电压为380V、660V时：熔体额定电流　100A　及以下时，系数取7；熔体额定电流　125A　时，系数取6.4;熔体额定电流　160A　时，系数取5；熔体额定电流　200A　及以上时，系数取4。电压为127V时：系数一律取4。　　

假若短路电流校验不能满足要求时，可根据具体情况，分别采取下列措施：　　

(1)加大干线或支线电缆截面；　　

(2)设法减少电缆线路的长度；　　

(3)换用大容量变压器；　　

(4)对有分支的供电线路，可增设分段保护开关。　　

2、电磁式过流继电器　　

在DW系列矿用隔爆型自动馈电开关中装设的过流继电器，是一种直接动作的一次式过流继电器，作为变压器土二次侧总的或配出线路的保护装置。它的动作电流整定值，是靠改变弹簧的拉力进行均匀调节的，其调节范围一般是开关额定电流的1～3倍。当继电器的动作电流一经整定好后，只要流过继电器线圈的电流达到或超过整定值时，继电器就迅速动作。　　

电磁式过流继电器的整定：　　

（1）保护支线按下式计算：　　

Iz≥IQe             　　

  式中Iz—电磁式过流继电器的整定动作电流，A；　　

      IQe—电动机的额定起动电流，A。　　

（2）保护干线电缆按下式计算：　　

                Iz≥Iqem+　 　　　　　

  式中  IQem—容量最大的1台电动机额定起动电流，A；　　

　　　　—其余电动机的额定电流之和，A。　　

（3）灵敏度校验：　　

              　　　　≥1.5　　

  式中    　　　　--被保护范围末端的最小两相短路电流，A；　　

　　　　　 Iz－-过流继电器动作电流整定值，A。　　

井下采、掘、运机械常用电动机的额定电流和额定起动电流，可查技术数据表。如果没有具体资料可查，可进行估算，方法如下：　　

对于380V电动机，Ie＝2Pe;　　

对于660V电动机，Ie＝1.15Pe;　　

对于1140V电动机，Ie＝0.67Pe。　　

Pe为鼠笼型电动机的额定功率（kW）, IQe＝61Pe。　　

3、热继电器　　

 热继电器在井下作为过载保护装置，对其基本要求就是要有反时限的保护特性。所谓反时限保护特性是指过载程度越重，允许过载时间越短；反之，允许过载时间越长。.动作延时随过载程度的增加而减小。为了取得反时限保护特性，在井下常用的是以双金属片为主体构成的热继电器。一方面，因为双金属片有热惯性,从设备开始出现过载到双金属片因受热而产生显著变形，以致断开触点起保护作用，需要经过一段延时。另一方面，过载程度越大，双金属片的温度升高的越快，动作延时越  短；反之，则动作延时越长。　　

热继电器的整定计算如下：　　

（1）保护单台电动机时按下式计算：　　

　　　　　　　　　　　　　　Iz＝Ie　　

   　式中　Iz—热继电器的整定电流，A；　　

           Ie— 电动机的额定电流，A。　　

（2）保护多台电动机时按下式计算：　　

Iz＝　 　　　                                                                                                                                  　　

式中　Ie— 各电动机额定电流之和，A。　　

4、电磁起动器中电子保护的过流整定值，按下式计算：　　

　　　　　　　　　　　　　　Iz≤Ie　　

　　　并按：　 　　　≥1.2   　进行校验。　　

　　　式中：　 　　　-—被保护范围末端的最小两相短路电流，A；　　

Iz— 电子保护器的过流整定值，取电动机额定电流近似值，A；　　

Ie—电动机的额定电流，A；　　

8Iz— 电子保护器短路保护动作值；　　

1.2—保护装置的可靠动作系数。