煤矿井下供电三大保护
（一）矿井低压电的电流保护
一、常见过电流故障的类型
低压电网运行中，常见的过电流故障有短路、过负荷（过载）和单相断线三种
情况。什么是短路电流？
我们首先通过一个简单的实例来说明这一问题：
在正常情况下流过导线、灯的电流为：
I=V/R=220/（R1+R2+R3）
=220/50.48=4.36A
如果在灯头处两根导线相互碰头等于灯泡电阻没有接入，此时流过导线的电流则为：
I=V/R=220/（R2+R3）
=220/2.08=105.5A
1、短路是指供电线路的相与相之间经导线直接逢接成回路。短路时，流过供电线路的电流称为短路电流。在井下中性点不接地的供电系统中，短路分为三相、两相两种，而单相接地不属于短路，但可发展为短路。
⑴短路故障发生的原因
①线路与电气设备绝缘破坏。例如，绝缘老化、绝缘受潮，接线（头）工艺不合格，设备内部的电气缺陷和电缆质量低及大气过电压等。
②受机械性破坏。例如，受到运输机械的撞击，片帮、冒顶物的砸伤，炮崩，电缆敷设半径过小等。
③误接线、误码操作。例如，相序不同线路的并联，带电进行封装接地线与带封装接地线送电，局部检修送电等。
④严重隐患点。例如，“鸡爪子”、“羊尾巴”处。
⑤带电检修电气设备。
⑥带电移挪电气设备。
⑵短路故障的危害
短路事故是煤矿常见的恶性事故之一，它产生的电流很大，在短路点电弧的中
心温度一般在2500℃~4000℃，可在极短的时间内烧毁线路或电气设备，甚至引起火灾。在遇瓦斯、煤尘时，可以引起燃烧或爆炸.短路可使电网电压急剧下降，影响电气设备的正常工作。
2、过负荷
过负荷也称为过载，是指实际流过电气设备的电流超过其额电流，又超过了允许的过流时间。从过流和时间两个量来说，都是相对量，必须具备过流和超时这两个条件，才称为过负荷。
过负荷常烧坏井下电气设备，造成过负荷的原因有：电源电压过低；重载起动；机械性堵转和单相断相。其共同表现是：电气设备超允许时间的过电流，设备的温升超过其允许温升，有时会引起线路着火，甚至扩大为火灾或重大事故。
3、断相
供电线路或用电设备一相断开时称为断相。电动机的此种运转状态叫单相运行。
断相时产生于供电线路，有时产生于设备内部，其断相的原因有：电缆与电缆的连接、电缆与用电设备的连接不牢，松动脱落或一相虚接而烧断；熔断器有一相熔断；电缆芯线受外力作用而断开。其危害主要表同为过负荷，即电动机电流增加，转矩下降，温度升高，甚至烧毁电动机。
二、低压电网短路电流的计算
低压电网短路电流计算的目的，其一是接最大短路电流选择开关设备，使开关的遮断电流大于所保护电网发生的最大三相短路电流；其二是接保护线路最末端的两相短路电流校验其保护装置的灵敏度，从而达到保护装置的要求。
短路电流的计算，应根据井下低压电网的实际情况，力求计算过程简单，并设定一些条件。
㈠计算低压电网短路电流的设定条件
⑴低压共电系统的容量为无穷大时,变压器二次空载电压维持不变。
⑵计算线路阻抗时，电缆的电阻值若小于其电抗值的三分之一，可忽略电缆的电阻。
⑶计算低压电网短路电流可不计算高压电网阻抗。忽略开关的接触电阻和弧光电阻。
㈡低压电网短路电流的计算
短路电流的计算，有公式法和图表法两种。图表法使用简单，但不如公式法准确。
1、公式计算法
1)利用公式计算短路电流
(1)两相短路电流的计算公式：I
d(2)=UP
2(∑R)2+(∑X)2
ΣR—短路回路内一相电阻值的总和，Ω
ΣX—短路回路内一相电抗值的总和，Ω
ΣR=R1/Kb2+Rb+R2
ΣX=Xx+X1/Kb2+Xb+X2
Xx—根据三相短路容量计算的系统电抗值，Ω
R1、X1—高压电缆的电阻、电抗值，Ω
Kb—矿用变压器的变比，若一次电压为6000伏，二次电压为400伏、690伏、1200伏时，变比依次为15、8.7、5
Rb、Xb—变压器的电阻、电抗值，Ω
R2、X2—低压电缆的电阻、电抗值，Ω
⑵用公式法计算两相短路电流的准备工作：
①原始资料的搜集。包括低压供电图；电网电压等级；所用变压器型号；分段电缆的型号、规格、长度；开关型号。
②保护范围内两相短路点的选定。
③对查表找（见《电工手册》变压器数据表）或计算变压器和每段电缆的电阻、电抗值；
求出短路回路内一相电阻值、电抗值的总和，便于利用公式计算。
以上前两项内容可标注在低压供电系统图上。
2）三相短路电流的计算
2、用图表法计算两相短路电流
用图表法计算两相短路电流虽比不上公式法计算得准确，但也能满足要求。其步骤如下：
⑴搜集原始资料.同公式法步骤.
⑵确定每台开关的范围.
⑶将实际使用电缆的截面长度换算为标准电缆截面为50mm2的电缆长度.换算方法是：实际电缆长度乘以换算系数。
常用换算表格如下：
⑷计算短路点至变压器
⑸查表求出该点的两相短路电流值。查表求Id（2）时应注意：
①变压器的型号、容量和运行方式要相符。
②实际电压要与表中电压等级相符。
⑹根据Id（2）与Id（3）的关系，算出三相短路电流。
2、短路电流的计算实例如下图所示：
解：
⑴L1的换算电缆长度为L1h=600m（属于标准截面电缆）。L2的换算长度为：L2h=150×1.91=286.5m
⑵d1点至变压器之间的电缆换算长度之和为:
L1h+L2h=600+286.5=886.5m
⑶查表可知d1点的两相短路电流为:Id1(2)=681A
⑷该点的三相短路电流为:
Id1(3)=1.15Id1(2)=783A
三、低压电网过流保护装置的整定
过流保护装置是煤矿井下电气设备使用最普遍的保护装置之一。《煤矿安全规程》规定：井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备应具有短路、过负荷、接地和欠压保护功能；井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，应装设短路、过负荷和漏电保护装置；
低压电动机的控制设备应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。另外，通信线路必须在入井处装设熔断器和防雷装置。由此可见看出过流保护装置在使用中的重要性，所以井下电气工作人员必须学会过流保护。低压电动机的控制设备应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。另外，通信线路必须在入井处装设熔断器和防雷装置。由此可见看出过流保护装置在使用中的重要性，所以井下电气工作人员必须学会过流保护的整定和校验，确保供电安全。
⑴根据被保护设备的正常负荷和起动电流大小来选择。考虑合适的倍数，一般熔体额定电流应为被保设备额定电流的1.8~2.6倍。
⑵根据供电电路中，上下级之间保护整定值的配合要求选择防止越级保作。⑶根据设备起动时重载还是轻载来择。
⑷根据被保护设备的重要性、数量及起动特点来选择。
2、熔体的选择⑴作为电力干线保护时，熔体的选择：
IQeIR≈+∑Ie1.8-2.5
式中：IR—熔体额定电流，A
IQe—容量最大的电动机的额定起动电流，对于有数台电动机同时起动
的工作机械，若其总功率大于单台起动的容量最大的电动机功率时，IQe则为这几台同时起动的电动机之和，A
ΣIe—其余电动机的额定电流之和，A
1.8~2.5——当容量最大的电动机起动时，保证熔体不熔化系数，对于不经常起动和轻载起动的可取2.5；对于频繁起动和带负载起动的可取1.8~2.5。如果电动机起动时电压损失较大，则起动电流比额定起动电流小得多，其所取的不熔化系数比上述数值可略大一些，但不能将熔体的额定电流取得太小，以免在正常工作中由于起动电流过大烧坏熔体，导致单相运转。
伏，
熔体额定电流为100A及以下时，系数取7；电流为125A时，系数取6.4；电流为160A时，系数取5；电流为200A时，系数取4；当电压为127伏时，不论熔体额定电流大小，系数一律取4。
3、电磁式过电流继电器的整定
低压电网中使用的电磁式过电流继电器是一种直接动作的一次式过电流继电器，多数装在矿用馈电子表开关中，作为变压器二次侧馈出线的总保护。另一种是装在矿用磁力开关中的限流热继电器的电磁元件，主要用于支线和电动机的保护。
它们都是电磁式的，如果作为短路保护使用时，无选择性。低压电网中电磁式过流继电器动作电流的整定应满足如下两个基本要求：一是被保护设备通过正常最大工作电流时，保护不应动作；二是被保护设备发生最小两相路时，保护应能可靠动作。
⑴用于保护电缆干线的电磁过流保护的整定：
低压馈电开关中的这保护和部分隔爆磁力起动器的限流电磁元件接下式选择：
IZ≥IQe+KxΣLe
式中：IZ——过流保护装置的整定值，A
Kx——需用系数，取0.5~1
IQe、ΣLe同熔体选择中含义.
⑵用于保护电动机或电缆支线的装置接下式选择:
IZ≥IQe
另外,对于过负荷所使用的热继电器接照Iz≤Ie选择,其可靠性按电子保护器的校验方法进行校验.
煤矿井下常驻机构用电动机的额定起动电流的选值：对于绕线型电机,其近似值可用1.5乘以额定电流;对于鼠笼式电动机,其近似值可用额定电流乘以6；对于某些大容量电动机，其IQe最好用实际起动电流进行计算。
当线路上串联两台及两台以上开关时（其间设有分支线路），则上一级开关的整定值，也应按下一级开关保护范围最远点的两相拓路电流来校验，其灵敏度过应满足1.2~1.5的要求，以保证双重保护的可靠性。
若经上式校验，不能满足要求时，可采取调整Id（2）的措施：
①虽大干线或支线电缆截面。
②采用移动变电站或移动变压器，减少低压电缆的长度。
③采用变压器并联或更换大容量变压器。
④采用相敏保护器或软起动技术。
⑤增设开关，进行分段保护。
4、电子保护器的电流整定
电子保护器同时具有过负荷延时保护、短路瞬时动作等性能，是煤矿井下电气保护的发展方向。
⑴馈电开关中电子保护器的短路保护整定原则、计算方法和校验与电磁式过流保护相同。整定保护范围大，为3~10倍的馈电开关额定电流；其过载长延时保护电流整定值按实际负荷电流整定，其整定范围为0.4~1倍的馈电开关额定电流。
⑵磁力起动器中电子保护器的过流整定。其整定公式为：
Iz≤Ie
式中：Iz——电子保护器的过流整定值，为电动机额定电流的近似值，A
Ie——电动机的额定电流，A
当电动机的运转电流大于整定值时，电动机即出现过载，电子保护器将延时动作；当运行中电流达到整定电流的8倍及其以上时，即躲过了起动电流，电子保护实现短路瞬时动作。
磁力起动器中电子保护器过流整定值的校验，应满足下式要求。即
（二）漏电保护
一、井下漏电故障的类型及原因和危害：
1、漏电和漏电故障
漏电是指在电网对地电压的作用下，电流沿电网对地的绝缘电阻和分布电容流入大地，这一电流称为电网对地的漏电电流，简称漏电。
在变压器中性点不接地的供电系统中，当电网中的任何一相，不论什么原因，使其绝缘遭到破坏，出现漏电时，它对电网的平衡影响很小，不会影响电动机正常运转。这种漏电隐患在供电中长期存在下去的现象，称为漏电故障。
2、漏电故障的类型
漏电故障是低压供电系统工程中的常见故障。若供电系统中某一处或某一点的绝缘受到时破坏，其绝缘阻值低于规定值，而供电系统中其余部分的对地绝缘仍保持正常时，叫做集中性漏电；若供电系统网络或某条线路的对地绝缘阻值均匀下降到规定值以下时，称为分散性漏电故障。在井下供电中遇到的大多数漏电故障是集中性漏电故障类型，分散性漏电故障类型极为少见。
3、常见漏电故障的致因
井下工作环境较差，供电系统对地绝缘极容易受到破坏，常导致漏电故障的发生。归纳起来主要有如下几方面的原因。
⑴电缆和设备长期过负荷运行，促绝缘老化；
⑵电缆芯线接头松动后碰到金属设备外壳；
⑶运行中的电缆和电气设备受潮或进水，使供电系统绝缘性能降低.
⑷在电气设备内部随意增设电气元件，使元器件间的电气间隙小于规定值，导致放电而接地；
⑸导线芯线与地线错接；
⑹电缆和电气设备受到机械性冲击或炮崩电缆；
⑺人身直接触及一相导电芯线。
4、漏电故障的危害
漏电故障会给人身和矿井的安全带来很大的威胁，因而必须进行严格的管理。当漏电电流的电火花能量达到瓦斯、煤尘最小点燃能量时，如果漏电处的瓦斯浓度在5%~16%时，即能引起瓦斯、煤尘燃烧或爆炸；当漏电电流超过50mA时，可能引起电雷管的超前引爆，导致人员伤亡；
当漏电故障不能及时发现和排除时，就可能扩大为相间短路事故；若人身触及一相带电导体或漏电设备外壳时，流经人身电流超过30mA的极限电流时，就有伤亡的危险。由此可见，漏电故障的危害是十分严重的，必须采取措施加以预防。二、低压检漏保护装置
《煤矿安全规程》规定：“井下低压馈电电线上，应装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路”。漏电保护装置还能经常监视电网的绝缘状态，以便进行预防性检修。加外，还能对电网对地的电容电流进行补偿。所以说，设置漏电保护装置是井下安全供电的有效措施。
㈠漏电保护装置的动作电阻值
漏电保护装置的动作电阻是以电网系统的总的绝缘电阻值为基础。电网系统总的绝
缘电阻值规定为：1140V时不低于80kΩ；660V时不低于50kΩ；380V时不低于30kΩ；127V时不低于15kΩ。
当低压电网绝缘阻值下降到危险值时，漏电保护装置应动作，切断电源。该绝缘阻值即为漏电保护装置的动作值。
当不考虑电网对地分布电容时，动作绝缘电阻值可由下式求出。即
Rd=Uφ/Ir—Rr（Ω）
式中：Rd—电网对地绝缘电阻值，即漏电保护装置的动作值，Ω
Uφ—电网相电压，380伏时为220伏，660伏时为380伏，1140伏时为660伏。
Ir—人身极限安全电流，0.03A；
Rr—人身电阻值（定值），1000Ω
㈡电网对地电容电流的补偿
井下低压供电系统是中性点绝缘的供电系统，电网对地分布电容产生的电容电流往往会大超过极限安全电流。例如，当供电线路长为1000米左右时，在电网绝缘处于正常状态下，容性电流可达380mA左右，显然是很危险的，不进行补偿就会危及人身和矿井的安全。
㈢漏电保护方式
煤矿井下变压器中性点绝缘的供电系统最常见的漏电保护方式有附加电源直流检测式、零序电流方向式、旁路接地式、自动复电式等几种。
1、附加电源直流检测式漏电保护
附加电源直流检测式漏电保护器的型号较多，现结合JY82型检漏继电器予以说明。
⑴JY82
型检漏继电器电气原理及接线图如下：
⑵整定方法主要有：
①测量各主要元件的直流值及直流电压值。其值包括：直流继电器ZJ线圈的电阻RJ；试验电阻值RY；整流器的正反向值及电流、电压值；测量继电器ZJ（继电器的动作电流值设计为5mA，该值与衔铁间的间隙及继电器的性能有关，衔铁间隙一般为4mm~5mm，并可调）。
②网路切断电阻值R切的校对：
R切=（E/IJ）—（R3+R0+RJ）
式中：R切—继电器的动作电阻，E——整流器的直流输出电压，VIJ——继电器动作电流，mA
R3——三相电抗器的电阻，kΩ
R0——零序电抗器的电阻,kΩRJ——继电器线圈的电阻，kΩ
整定方法：将整流器接线端子接于26V（380V系统）或54.8V(660V系统)，在端子A、B、C（即D1、D2、D3端子）与检漏继电器外壳之间依次接入6kΩ（380V）或15kΩ（660V）可调电阻器，接入电源，调节电阻器，即可确定继电器ZJ的动作电阻值。从上式可看出，R3、R0、RJ、IJ都为定值，调节E可改变切断电源的动作电阻值（R切），但对于380伏系统，R切应大于或等于
3.5kΩ；对于660伏系统，R切应大于或等于11k
Ω。
调节JY82型检漏继电器对电网电容电流的补偿，先在电源进线端子的任何一相与地之间接入交流毫安表mA（量程在0~500mA）和1kΩ电阻R，然后送上电源，调节零序电抗器线圈抽头，使毫安表的读数达到最小为止。暂时便达到了对电网电容电流的最佳补偿状态。
2、旁路接地式漏电保护
旁路接地式漏电保护原理：（见下图）
当人身触电功率或网路漏电后，馈电开关即切断供电线路电源,此时该漏电保护能够减少电动机及反电势以及电网分布电容在人体触及电网镍的电流.其原因是通过选相电路选择出故障相,通过执行电路(1KD~3KD)
，使故障相接地，直接分流
人体或漏电处的绝大部电流，实现检测后断电，选相后旁路，确保人身和矿井安全。
3、零序电流方向式漏电保护
在变压器中性点不接地的放射式电网中，可以安装选择性漏电保护继电器，见下图所示：
当某一支路发生不对称漏电故障时，所有的支路都有零序电流通过，非故障相序电流方向由母线流向线路，经线路对地电容入地流向故障点，而故障相是由故障点经线路流向母线。从方向看故障相与非故障相正好相反，从量上看故障零序电流为各正常支路零序电流之和，即前者电流远大于后者。因此，利用零序电流互感器感出的电流大小与方向就可实现选择性的保护。
三、接地保护
（一）、保护接地及其作用
为了减少人身触电电流的非接地电气设备相对地电流的火花能量，防止电气设备事故的发生，《煤矿安全规程》规定：“36V以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架、铠装电缆的钢带或钢丝、铅皮或屏蔽护套等必须有保护接地。”
在井下变压器中性点不接地供电系统中，用导体把电气设备中所有正常不带电金属外壳、构架与埋在地下的接地极连接起来，称为保护接地。
电气设备无保护接地时（见下图），
当人身触及一相绝缘损坏而带电的设备时，电流几乎全部通过人身而入地,其触电电流的回路如图中所标。人身触电电流的大小，取决于电网的电压值、电网对地的电容值和绝缘电阻值。可以通过下式来分析：
当供电系统绝缘电阻值足够大时（不考虑电容电流的影响），通过人身的电流便会小于我国规定的30mA的极限电流；否则，人身电流将超过安全极限电流。例如，660伏系统，电网的绝缘阻值R=35ΚΩ，通过人身的电流为30mA。由此可知当电网绝缘值低于35ΚΩ，过人体的电流便会超过极限安全电流。
当有保护接地时，见下图所示：
因为人体与接地构成了并联，而人身电阻为1000Ω，接地极电阻为2Ω，通过电阻并联与电流有关，则通过人身电流比较小，因而是安全的。
另外，有了保护接地的良好接地，大大减少了因设备漏电时，使其外壳与地接触不良产生的电火花。从而减少了引起瓦斯、煤尘爆炸的可能性。
（二）、井下保护接地系统
井下各种电气设备装设单独的保护接地装置，并不能完全消除触电的危害。因此《煤矿安全规程》规定，将井下电气设备正常不带电的金属外壳、构架、铠装电缆的钢带（钢丝）、铅皮和橡套电缆的地芯线或屏蔽护套用导线与埋在地下的接地极（主接地极、局部接地极）连接起来，形成一个总接地网，如下图所示：形成接地不仅降低了接地电阻，而且也能防止不同电气设备，不同相同时碰外
壳带来的危害。
井下保护接地网包括：主接地极、局部接地极、接地母线、辅助接地母线、接地导线和连接导线等。
1、主接地极
主接地极，一般设在主、副水仓或集水井内，但必须各段一块。其面积应不小于0.75mm2，厚度用不小于5mm的钢板制成。当矿井水为酸性时，还应加大其厚度或镀耐酸金属或用耐腐蚀钢板。
如果矿井有多个水平时，各个水平应独立设置主接地极；若有几个水平时，不能设立主接地极的水平，应与有主接地极的水平形成接地网。为保证一个水仓的清理，两块接地极必须分设在两个水仓或两个水仓的集水井内。
2、局部接地极
根据《煤矿安全规程》规定，下列地点应装设局部接地极；
⑴采区变电所（包括移动变电站和移动变压器）。
⑵装有电气设备的硐室和单独装设的高压主电气设备。
⑶低压配电点或者装有3台以上电气设备的地点。
⑷无低压配电点的采煤机工作面的运输巷、回风巷、集中运输巷（胶带运输巷）以及由变电所单独供电的掘进工作面，至少应分别设置1个局部接地极。⑸、连接高压动力电缆的金属连接装置。
局部接地极可设于巷道水沟或其他就近的潮湿处。设置在水沟中的局部接地极应用面积不小于0.6mm2、厚度不小于3mm的钢板或具有同等有效面积的钢管制成，并应平放于水沟深处。设置在其他地点的局部接地极，可用直径不小于35mm、长度不小于1.5m钢管制成，管上应至少钻20个直径不小于5mm的透孔，并全部垂直埋入底板；也可以用直径不小于22mm、长度为1m的2根钢管制成，每根管上应钻10个直径不小于5mm的透孔，2根钢管相距不得小于5m，并联后垂直埋深不得小于0.75m。
3、接地线
⑴接地母线
连接主接地极的接地线、中央变电所、中央水泵房都必须应设置接地母线。采区变电所、采区配电点、其他机电硐室和几个水平电网的连接地线都必须应设置辅助接地母线。
连接主接地极的母线，应采用截面不小于100mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面不小于100mm2扁钢。
⑵连接地线
电气设备的外壳与接地母线或局部接地极的连接，电缆连接装置两头的铠装、铅皮的连接，应采用截面不小于25mm2的铜线，或截面不小于50mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面不小于50mm2的扁钢。
橡套电缆的接地芯，除用作监测接地回路外，不是兼作其他用途；与漏电保护装置配合使用的电缆屏蔽层，应可靠接地。
禁止采用铝导体作为接地极、接地母线、辅助接地母线、连接导线和接地线。每台设备均需用单独的连接导线与总接地网（包括接地母线、辅助接地母线）直接相连。禁止将几台设备串联接地，也禁止将几个接地部分串联。
接地母线和主接地极、局部接地极的连接、接地导线直接与局部接地极的连接均要焊接。若采用其他形式的连接，其连接处不得产生接触电阻，否则应采取相应措施。
（三）、接地装置的安装、检查和测定
㈠接地极安装
1、主接地极安装
主接地的构造及安装，见如下示意图，
安装时，应保证接地母线和主接地极连接处不受较大拉力，并应设有便于取出主接地极进行检修、检查的牵引装置，一般使用专用吊环和吊绳。
2、局部接地极的安装
局部接地极一般设置于水沟或潮湿的地方，见如下图：
对于其他地点的管状局部接地极，必须垂直打入地中，地中的长度不得小于
1.5m，外露的部分应留有100mm以上，以便于检查，如下图中所示。
若局部接地极周围比较干燥，应用坑埋式，坑填有砂子、木炭和食盐的混合物，食盐和砂子的体积比例为6：1。
㈡接地装置检查
有值班人员的机电硐室和有专职司机的电气设备的保护接地，每班交接班时必须进行一次表面检查。其他电气设备的保护接地，由维修人员进行每周不少于一次的表面检查。
每年至少对主接地极和将浸在水沟中的局部接地极提出来，进行详细检查一次。矿井水含酸性较大时，应适当增加检查次数。
进行检查时，应着重检查连接情况和锈蚀情况。发现问题，应及时处理。对那些震动性较大及经常移动的电气设备，应随时加强检查。
检查后或复查后要随时做好记录，并向有关领导汇报。
需要特别注意的是，凡电气设备的保护接地，因损坏而未修复以前，禁止向其送电。
㈢接地电阻的测定
井下接地电阻的测量，由电气管理人员（专人）负责，每季度对接地网接地电阻值至少测定一次，并记录，以备查阅。新安装的接地装置，使用前要进行测量。
在进行接地电阻测量时，一般使用便携式仪表，若在有瓦斯及煤尘爆炸的
矿井测量，应使用本质安全仪表。否则必须采取一定的安全技术措施。
（四）矿井电缆截面的选择
一、矿井电缆截面的选择原则:
1、首先要保证电缆不发热，也就是说负荷的电流不能超过电缆的允许电流，否则电缆将会发热，造成电缆损坏，甚至引起短路事故。
铜芯电缆允许电流值见下表：
选择电缆截面一般采用经济电流计算，即实际流过电缆的工作电流必须小于或等于所允许的长时负荷电流。其计算公式为：
Ig≤Iy
Ig—实际流过电缆的工作电流，A
Iy—空气温度为+25℃时，电缆长时允许负荷电流，A
电缆实际工作电流的计算如下：
⑴向单台或两台电动机供电的电缆的选择。向单台电动机供电的电缆，其实际工作电流为单台电动机的额定电流。向两台电动机供电的电缆，其实际工作电流为两台额定电流之和。
⑵向三台或三台以上电动机供电的干线电缆的选择：
对多台用电设备供电干线上持续工作电流可按下式计算：
式中：
2、按电缆长期允许负荷电流预选电缆截面:
为了保证电动机的端电压不低于额定电压95%,按允许电压损失的大小来校验所选电缆是否符合要求。也就是说保证电压降不超过渡5%、端电压不能低于额定电压的95%。380供电的不低于361伏；660伏供电的不能低于627伏。
供电电网的实际电压损失由两部分构成，一部分是各段电缆电压损失，另一部是变压器的电压损失。如果这两部分电压损失之和小于供电系统允许的电压损失，认为所选电缆截面合理。否则，要重新选择电缆截面。
二、矿井铜芯电缆线路电压损失计算：
1、基本原理公式：
3、例题说明：矿井某段使用380伏橡套电缆线路供电，电缆长度为500米，电缆截面为35mm2，负荷为20千瓦。求该段线路的电压降是多少？
解：已知：P=20；L=0.5;K=0.524(查上表所得)
所以:ΔUL=P×L×K=20×0.5×0.524=5.24(%)
答:该段电缆电压降超过5%,不符合规定要求。应更换截面较大的电缆。
（五）电压保护
一、欠电压保护
电压保护包括欠电压保护和过电压保护。欠电压保护也叫做失压保护，它是指在供电过程中，由于某种原因，出现电网电压突然消失或急剧降低30%~40%，此时，保护装置使开关跳闸，自动切断电源。当电网电压恢复后，开关不会自动跳
闸，不会自动恢复供电或用电设备自起动的一种保护装置。
煤矿井下高压防爆开关和低压防爆磁力起动开关都具有欠电压保护的功能。高压防爆开关内装设有欠电压释放装置，通常叫做无压释放装置。低压防爆磁力起动开关的接触器在失压或欠压的情况下，接触器电磁吸合力不能保持吸合状态而释放，其起动控制回路中的自保节点已打开，只有电压恢复后人工重新起动，起动器才能送电。所以，磁力器起动的控制回路就兼有欠电压装置的功能，能够起到防止电动机低压运行时被烧毁和电动机自起动造成事故的作用。
二、过电压保护
过电压是指在供电系统的运行过程中，产生危及电气设备绝缘的电压升高，称为过电压。一般超过额定电压15%以上。
电气设备的安全运行，主要取决于设备的绝缘水平和作用于绝缘上的电压，而各种形式的过电压都有可能破坏电气设备的绝缘、烧毁供电线路，造成供电系统长时间停电的重大事故。
依照过电压产生的来源，其可分为内部过电压和大气过电压两类。经由地面架线引入井下的供电线路和电机车架线，为防止大气过电压波及到井下，应在该线路
的入井处装设防雷电装置，通信线路还应装有熔断保护器。
煤矿井下的过电压主要是内部过电压，按其性质可分为操作过电压、弧光接地过电压和谐振过电压等几种。供电系统中的误操作、一相接地和短路故障等是引起内部过电压的直接原因。
减少过电压的技术措施：
⑴研制低截流和低重燃率的真空触头（其截流值为0.5A~1A）。
⑵在感性负载上并联电容器或在10KV及其以下的母线上装设一中性点接地的星形接线电容器组。
⑶负载端并联电阻—电容，可以有效地降低截流过电压和减少或阻止电弧重燃。
以上方法主要是通过改变设备或系统的参数，来达到破坏产生谐振的条件。
煤矿井下供电三大保护
（一）矿井低压电的电流保护
一、常见过电流故障的类型
低压电网运行中，常见的过电流故障有短路、过负荷（过载）和单相断线三种
情况。什么是短路电流？
我们首先通过一个简单的实例来说明这一问题：
在正常情况下流过导线、灯的电流为：
I=V/R=220/（R1+R2+R3）
=220/50.48=4.36A
如果在灯头处两根导线相互碰头等于灯泡电阻没有接入，此时流过导线的电流则为：
I=V/R=220/（R2+R3）
=220/2.08=105.5A
1、短路是指供电线路的相与相之间经导线直接逢接成回路。短路时，流过供电线路的电流称为短路电流。在井下中性点不接地的供电系统中，短路分为三相、两相两种，而单相接地不属于短路，但可发展为短路。
⑴短路故障发生的原因
①线路与电气设备绝缘破坏。例如，绝缘老化、绝缘受潮，接线（头）工艺不合格，设备内部的电气缺陷和电缆质量低及大气过电压等。
②受机械性破坏。例如，受到运输机械的撞击，片帮、冒顶物的砸伤，炮崩，电缆敷设半径过小等。
③误接线、误码操作。例如，相序不同线路的并联，带电进行封装接地线与带封装接地线送电，局部检修送电等。
④严重隐患点。例如，“鸡爪子”、“羊尾巴”处。
⑤带电检修电气设备。
⑥带电移挪电气设备。
⑵短路故障的危害
短路事故是煤矿常见的恶性事故之一，它产生的电流很大，在短路点电弧的中
心温度一般在2500℃~4000℃，可在极短的时间内烧毁线路或电气设备，甚至引起火灾。在遇瓦斯、煤尘时，可以引起燃烧或爆炸.短路可使电网电压急剧下降，影响电气设备的正常工作。
2、过负荷
过负荷也称为过载，是指实际流过电气设备的电流超过其额电流，又超过了允许的过流时间。从过流和时间两个量来说，都是相对量，必须具备过流和超时这两个条件，才称为过负荷。
过负荷常烧坏井下电气设备，造成过负荷的原因有：电源电压过低；重载起动；机械性堵转和单相断相。其共同表现是：电气设备超允许时间的过电流，设备的温升超过其允许温升，有时会引起线路着火，甚至扩大为火灾或重大事故。
3、断相
供电线路或用电设备一相断开时称为断相。电动机的此种运转状态叫单相运行。
断相时产生于供电线路，有时产生于设备内部，其断相的原因有：电缆与电缆的连接、电缆与用电设备的连接不牢，松动脱落或一相虚接而烧断；熔断器有一相熔断；电缆芯线受外力作用而断开。其危害主要表同为过负荷，即电动机电流增加，转矩下降，温度升高，甚至烧毁电动机。
二、低压电网短路电流的计算
低压电网短路电流计算的目的，其一是接最大短路电流选择开关设备，使开关的遮断电流大于所保护电网发生的最大三相短路电流；其二是接保护线路最末端的两相短路电流校验其保护装置的灵敏度，从而达到保护装置的要求。
短路电流的计算，应根据井下低压电网的实际情况，力求计算过程简单，并设定一些条件。
㈠计算低压电网短路电流的设定条件
⑴低压共电系统的容量为无穷大时,变压器二次空载电压维持不变。
⑵计算线路阻抗时，电缆的电阻值若小于其电抗值的三分之一，可忽略电缆的电阻。
⑶计算低压电网短路电流可不计算高压电网阻抗。忽略开关的接触电阻和弧光电阻。
㈡低压电网短路电流的计算
短路电流的计算，有公式法和图表法两种。图表法使用简单，但不如公式法准确。
1、公式计算法
1)利用公式计算短路电流
(1)两相短路电流的计算公式：I
d(2)=UP
2(∑R)2+(∑X)2
ΣR—短路回路内一相电阻值的总和，Ω
ΣX—短路回路内一相电抗值的总和，Ω
ΣR=R1/Kb2+Rb+R2
ΣX=Xx+X1/Kb2+Xb+X2
Xx—根据三相短路容量计算的系统电抗值，Ω
R1、X1—高压电缆的电阻、电抗值，Ω
Kb—矿用变压器的变比，若一次电压为6000伏，二次电压为400伏、690伏、1200伏时，变比依次为15、8.7、5
Rb、Xb—变压器的电阻、电抗值，Ω
R2、X2—低压电缆的电阻、电抗值，Ω
⑵用公式法计算两相短路电流的准备工作：
①原始资料的搜集。包括低压供电图；电网电压等级；所用变压器型号；分段电缆的型号、规格、长度；开关型号。
②保护范围内两相短路点的选定。
③对查表找（见《电工手册》变压器数据表）或计算变压器和每段电缆的电阻、电抗值；
求出短路回路内一相电阻值、电抗值的总和，便于利用公式计算。
以上前两项内容可标注在低压供电系统图上。
2）三相短路电流的计算
2、用图表法计算两相短路电流
用图表法计算两相短路电流虽比不上公式法计算得准确，但也能满足要求。其步骤如下：
⑴搜集原始资料.同公式法步骤.
⑵确定每台开关的范围.
⑶将实际使用电缆的截面长度换算为标准电缆截面为50mm2的电缆长度.换算方法是：实际电缆长度乘以换算系数。
常用换算表格如下：
⑷计算短路点至变压器
⑸查表求出该点的两相短路电流值。查表求Id（2）时应注意：
①变压器的型号、容量和运行方式要相符。
②实际电压要与表中电压等级相符。
⑹根据Id（2）与Id（3）的关系，算出三相短路电流。
2、短路电流的计算实例如下图所示：
解：
⑴L1的换算电缆长度为L1h=600m（属于标准截面电缆）。L2的换算长度为：L2h=150×1.91=286.5m
⑵d1点至变压器之间的电缆换算长度之和为:
L1h+L2h=600+286.5=886.5m
⑶查表可知d1点的两相短路电流为:Id1(2)=681A
⑷该点的三相短路电流为:
Id1(3)=1.15Id1(2)=783A
三、低压电网过流保护装置的整定
过流保护装置是煤矿井下电气设备使用最普遍的保护装置之一。《煤矿安全规程》规定：井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备应具有短路、过负荷、接地和欠压保护功能；井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，应装设短路、过负荷和漏电保护装置；
低压电动机的控制设备应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。另外，通信线路必须在入井处装设熔断器和防雷装置。由此可见看出过流保护装置在使用中的重要性，所以井下电气工作人员必须学会过流保护。低压电动机的控制设备应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。另外，通信线路必须在入井处装设熔断器和防雷装置。由此可见看出过流保护装置在使用中的重要性，所以井下电气工作人员必须学会过流保护的整定和校验，确保供电安全。
⑴根据被保护设备的正常负荷和起动电流大小来选择。考虑合适的倍数，一般熔体额定电流应为被保设备额定电流的1.8~2.6倍。
⑵根据供电电路中，上下级之间保护整定值的配合要求选择防止越级保作。⑶根据设备起动时重载还是轻载来择。
⑷根据被保护设备的重要性、数量及起动特点来选择。
2、熔体的选择⑴作为电力干线保护时，熔体的选择：
IQeIR≈+∑Ie1.8-2.5
式中：IR—熔体额定电流，A
IQe—容量最大的电动机的额定起动电流，对于有数台电动机同时起动
的工作机械，若其总功率大于单台起动的容量最大的电动机功率时，IQe则为这几台同时起动的电动机之和，A
ΣIe—其余电动机的额定电流之和，A
1.8~2.5——当容量最大的电动机起动时，保证熔体不熔化系数，对于不经常起动和轻载起动的可取2.5；对于频繁起动和带负载起动的可取1.8~2.5。如果电动机起动时电压损失较大，则起动电流比额定起动电流小得多，其所取的不熔化系数比上述数值可略大一些，但不能将熔体的额定电流取得太小，以免在正常工作中由于起动电流过大烧坏熔体，导致单相运转。
伏，
熔体额定电流为100A及以下时，系数取7；电流为125A时，系数取6.4；电流为160A时，系数取5；电流为200A时，系数取4；当电压为127伏时，不论熔体额定电流大小，系数一律取4。
3、电磁式过电流继电器的整定
低压电网中使用的电磁式过电流继电器是一种直接动作的一次式过电流继电器，多数装在矿用馈电子表开关中，作为变压器二次侧馈出线的总保护。另一种是装在矿用磁力开关中的限流热继电器的电磁元件，主要用于支线和电动机的保护。
它们都是电磁式的，如果作为短路保护使用时，无选择性。低压电网中电磁式过流继电器动作电流的整定应满足如下两个基本要求：一是被保护设备通过正常最大工作电流时，保护不应动作；二是被保护设备发生最小两相路时，保护应能可靠动作。
⑴用于保护电缆干线的电磁过流保护的整定：
低压馈电开关中的这保护和部分隔爆磁力起动器的限流电磁元件接下式选择：
IZ≥IQe+KxΣLe
式中：IZ——过流保护装置的整定值，A
Kx——需用系数，取0.5~1
IQe、ΣLe同熔体选择中含义.
⑵用于保护电动机或电缆支线的装置接下式选择:
IZ≥IQe
另外,对于过负荷所使用的热继电器接照Iz≤Ie选择,其可靠性按电子保护器的校验方法进行校验.
煤矿井下常驻机构用电动机的额定起动电流的选值：对于绕线型电机,其近似值可用1.5乘以额定电流;对于鼠笼式电动机,其近似值可用额定电流乘以6；对于某些大容量电动机，其IQe最好用实际起动电流进行计算。
当线路上串联两台及两台以上开关时（其间设有分支线路），则上一级开关的整定值，也应按下一级开关保护范围最远点的两相拓路电流来校验，其灵敏度过应满足1.2~1.5的要求，以保证双重保护的可靠性。
若经上式校验，不能满足要求时，可采取调整Id（2）的措施：
①虽大干线或支线电缆截面。
②采用移动变电站或移动变压器，减少低压电缆的长度。
③采用变压器并联或更换大容量变压器。
④采用相敏保护器或软起动技术。
⑤增设开关，进行分段保护。
4、电子保护器的电流整定
电子保护器同时具有过负荷延时保护、短路瞬时动作等性能，是煤矿井下电气保护的发展方向。
⑴馈电开关中电子保护器的短路保护整定原则、计算方法和校验与电磁式过流保护相同。整定保护范围大，为3~10倍的馈电开关额定电流；其过载长延时保护电流整定值按实际负荷电流整定，其整定范围为0.4~1倍的馈电开关额定电流。
⑵磁力起动器中电子保护器的过流整定。其整定公式为：
Iz≤Ie
式中：Iz——电子保护器的过流整定值，为电动机额定电流的近似值，A
Ie——电动机的额定电流，A
当电动机的运转电流大于整定值时，电动机即出现过载，电子保护器将延时动作；当运行中电流达到整定电流的8倍及其以上时，即躲过了起动电流，电子保护实现短路瞬时动作。
磁力起动器中电子保护器过流整定值的校验，应满足下式要求。即
（二）漏电保护
一、井下漏电故障的类型及原因和危害：
1、漏电和漏电故障
漏电是指在电网对地电压的作用下，电流沿电网对地的绝缘电阻和分布电容流入大地，这一电流称为电网对地的漏电电流，简称漏电。
在变压器中性点不接地的供电系统中，当电网中的任何一相，不论什么原因，使其绝缘遭到破坏，出现漏电时，它对电网的平衡影响很小，不会影响电动机正常运转。这种漏电隐患在供电中长期存在下去的现象，称为漏电故障。
2、漏电故障的类型
漏电故障是低压供电系统工程中的常见故障。若供电系统中某一处或某一点的绝缘受到时破坏，其绝缘阻值低于规定值，而供电系统中其余部分的对地绝缘仍保持正常时，叫做集中性漏电；若供电系统网络或某条线路的对地绝缘阻值均匀下降到规定值以下时，称为分散性漏电故障。在井下供电中遇到的大多数漏电故障是集中性漏电故障类型，分散性漏电故障类型极为少见。
3、常见漏电故障的致因
井下工作环境较差，供电系统对地绝缘极容易受到破坏，常导致漏电故障的发生。归纳起来主要有如下几方面的原因。
⑴电缆和设备长期过负荷运行，促绝缘老化；
⑵电缆芯线接头松动后碰到金属设备外壳；
⑶运行中的电缆和电气设备受潮或进水，使供电系统绝缘性能降低.
⑷在电气设备内部随意增设电气元件，使元器件间的电气间隙小于规定值，导致放电而接地；
⑸导线芯线与地线错接；
⑹电缆和电气设备受到机械性冲击或炮崩电缆；
⑺人身直接触及一相导电芯线。
4、漏电故障的危害
漏电故障会给人身和矿井的安全带来很大的威胁，因而必须进行严格的管理。当漏电电流的电火花能量达到瓦斯、煤尘最小点燃能量时，如果漏电处的瓦斯浓度在5%~16%时，即能引起瓦斯、煤尘燃烧或爆炸；当漏电电流超过50mA时，可能引起电雷管的超前引爆，导致人员伤亡；
当漏电故障不能及时发现和排除时，就可能扩大为相间短路事故；若人身触及一相带电导体或漏电设备外壳时，流经人身电流超过30mA的极限电流时，就有伤亡的危险。由此可见，漏电故障的危害是十分严重的，必须采取措施加以预防。二、低压检漏保护装置
《煤矿安全规程》规定：“井下低压馈电电线上，应装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路”。漏电保护装置还能经常监视电网的绝缘状态，以便进行预防性检修。加外，还能对电网对地的电容电流进行补偿。所以说，设置漏电保护装置是井下安全供电的有效措施。
㈠漏电保护装置的动作电阻值
漏电保护装置的动作电阻是以电网系统的总的绝缘电阻值为基础。电网系统总的绝
缘电阻值规定为：1140V时不低于80kΩ；660V时不低于50kΩ；380V时不低于30kΩ；127V时不低于15kΩ。
当低压电网绝缘阻值下降到危险值时，漏电保护装置应动作，切断电源。该绝缘阻值即为漏电保护装置的动作值。
当不考虑电网对地分布电容时，动作绝缘电阻值可由下式求出。即
Rd=Uφ/Ir—Rr（Ω）
式中：Rd—电网对地绝缘电阻值，即漏电保护装置的动作值，Ω
Uφ—电网相电压，380伏时为220伏，660伏时为380伏，1140伏时为660伏。
Ir—人身极限安全电流，0.03A；
Rr—人身电阻值（定值），1000Ω
㈡电网对地电容电流的补偿
井下低压供电系统是中性点绝缘的供电系统，电网对地分布电容产生的电容电流往往会大超过极限安全电流。例如，当供电线路长为1000米左右时，在电网绝缘处于正常状态下，容性电流可达380mA左右，显然是很危险的，不进行补偿就会危及人身和矿井的安全。
㈢漏电保护方式
煤矿井下变压器中性点绝缘的供电系统最常见的漏电保护方式有附加电源直流检测式、零序电流方向式、旁路接地式、自动复电式等几种。
1、附加电源直流检测式漏电保护
附加电源直流检测式漏电保护器的型号较多，现结合JY82型检漏继电器予以说明。
⑴JY82
型检漏继电器电气原理及接线图如下：
⑵整定方法主要有：
①测量各主要元件的直流值及直流电压值。其值包括：直流继电器ZJ线圈的电阻RJ；试验电阻值RY；整流器的正反向值及电流、电压值；测量继电器ZJ（继电器的动作电流值设计为5mA，该值与衔铁间的间隙及继电器的性能有关，衔铁间隙一般为4mm~5mm，并可调）。
②网路切断电阻值R切的校对：
R切=（E/IJ）—（R3+R0+RJ）
式中：R切—继电器的动作电阻，E——整流器的直流输出电压，VIJ——继电器动作电流，mA
R3——三相电抗器的电阻，kΩ
R0——零序电抗器的电阻,kΩRJ——继电器线圈的电阻，kΩ
整定方法：将整流器接线端子接于26V（380V系统）或54.8V(660V系统)，在端子A、B、C（即D1、D2、D3端子）与检漏继电器外壳之间依次接入6kΩ（380V）或15kΩ（660V）可调电阻器，接入电源，调节电阻器，即可确定继电器ZJ的动作电阻值。从上式可看出，R3、R0、RJ、IJ都为定值，调节E可改变切断电源的动作电阻值（R切），但对于380伏系统，R切应大于或等于
3.5kΩ；对于660伏系统，R切应大于或等于11k
Ω。
调节JY82型检漏继电器对电网电容电流的补偿，先在电源进线端子的任何一相与地之间接入交流毫安表mA（量程在0~500mA）和1kΩ电阻R，然后送上电源，调节零序电抗器线圈抽头，使毫安表的读数达到最小为止。暂时便达到了对电网电容电流的最佳补偿状态。
2、旁路接地式漏电保护
旁路接地式漏电保护原理：（见下图）
当人身触电功率或网路漏电后，馈电开关即切断供电线路电源,此时该漏电保护能够减少电动机及反电势以及电网分布电容在人体触及电网镍的电流.其原因是通过选相电路选择出故障相,通过执行电路(1KD~3KD)
，使故障相接地，直接分流
人体或漏电处的绝大部电流，实现检测后断电，选相后旁路，确保人身和矿井安全。
3、零序电流方向式漏电保护
在变压器中性点不接地的放射式电网中，可以安装选择性漏电保护继电器，见下图所示：
当某一支路发生不对称漏电故障时，所有的支路都有零序电流通过，非故障相序电流方向由母线流向线路，经线路对地电容入地流向故障点，而故障相是由故障点经线路流向母线。从方向看故障相与非故障相正好相反，从量上看故障零序电流为各正常支路零序电流之和，即前者电流远大于后者。因此，利用零序电流互感器感出的电流大小与方向就可实现选择性的保护。
三、接地保护
（一）、保护接地及其作用
为了减少人身触电电流的非接地电气设备相对地电流的火花能量，防止电气设备事故的发生，《煤矿安全规程》规定：“36V以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架、铠装电缆的钢带或钢丝、铅皮或屏蔽护套等必须有保护接地。”
在井下变压器中性点不接地供电系统中，用导体把电气设备中所有正常不带电金属外壳、构架与埋在地下的接地极连接起来，称为保护接地。
电气设备无保护接地时（见下图），
当人身触及一相绝缘损坏而带电的设备时，电流几乎全部通过人身而入地,其触电电流的回路如图中所标。人身触电电流的大小，取决于电网的电压值、电网对地的电容值和绝缘电阻值。可以通过下式来分析：
当供电系统绝缘电阻值足够大时（不考虑电容电流的影响），通过人身的电流便会小于我国规定的30mA的极限电流；否则，人身电流将超过安全极限电流。例如，660伏系统，电网的绝缘阻值R=35ΚΩ，通过人身的电流为30mA。由此可知当电网绝缘值低于35ΚΩ，过人体的电流便会超过极限安全电流。
当有保护接地时，见下图所示：
因为人体与接地构成了并联，而人身电阻为1000Ω，接地极电阻为2Ω，通过电阻并联与电流有关，则通过人身电流比较小，因而是安全的。
另外，有了保护接地的良好接地，大大减少了因设备漏电时，使其外壳与地接触不良产生的电火花。从而减少了引起瓦斯、煤尘爆炸的可能性。
（二）、井下保护接地系统
井下各种电气设备装设单独的保护接地装置，并不能完全消除触电的危害。因此《煤矿安全规程》规定，将井下电气设备正常不带电的金属外壳、构架、铠装电缆的钢带（钢丝）、铅皮和橡套电缆的地芯线或屏蔽护套用导线与埋在地下的接地极（主接地极、局部接地极）连接起来，形成一个总接地网，如下图所示：形成接地不仅降低了接地电阻，而且也能防止不同电气设备，不同相同时碰外
壳带来的危害。
井下保护接地网包括：主接地极、局部接地极、接地母线、辅助接地母线、接地导线和连接导线等。
1、主接地极
主接地极，一般设在主、副水仓或集水井内，但必须各段一块。其面积应不小于0.75mm2，厚度用不小于5mm的钢板制成。当矿井水为酸性时，还应加大其厚度或镀耐酸金属或用耐腐蚀钢板。
如果矿井有多个水平时，各个水平应独立设置主接地极；若有几个水平时，不能设立主接地极的水平，应与有主接地极的水平形成接地网。为保证一个水仓的清理，两块接地极必须分设在两个水仓或两个水仓的集水井内。
2、局部接地极
根据《煤矿安全规程》规定，下列地点应装设局部接地极；
⑴采区变电所（包括移动变电站和移动变压器）。
⑵装有电气设备的硐室和单独装设的高压主电气设备。
⑶低压配电点或者装有3台以上电气设备的地点。
⑷无低压配电点的采煤机工作面的运输巷、回风巷、集中运输巷（胶带运输巷）以及由变电所单独供电的掘进工作面，至少应分别设置1个局部接地极。⑸、连接高压动力电缆的金属连接装置。
局部接地极可设于巷道水沟或其他就近的潮湿处。设置在水沟中的局部接地极应用面积不小于0.6mm2、厚度不小于3mm的钢板或具有同等有效面积的钢管制成，并应平放于水沟深处。设置在其他地点的局部接地极，可用直径不小于35mm、长度不小于1.5m钢管制成，管上应至少钻20个直径不小于5mm的透孔，并全部垂直埋入底板；也可以用直径不小于22mm、长度为1m的2根钢管制成，每根管上应钻10个直径不小于5mm的透孔，2根钢管相距不得小于5m，并联后垂直埋深不得小于0.75m。
3、接地线
⑴接地母线
连接主接地极的接地线、中央变电所、中央水泵房都必须应设置接地母线。采区变电所、采区配电点、其他机电硐室和几个水平电网的连接地线都必须应设置辅助接地母线。
连接主接地极的母线，应采用截面不小于100mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面不小于100mm2扁钢。
⑵连接地线
电气设备的外壳与接地母线或局部接地极的连接，电缆连接装置两头的铠装、铅皮的连接，应采用截面不小于25mm2的铜线，或截面不小于50mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面不小于50mm2的扁钢。
橡套电缆的接地芯，除用作监测接地回路外，不是兼作其他用途；与漏电保护装置配合使用的电缆屏蔽层，应可靠接地。
禁止采用铝导体作为接地极、接地母线、辅助接地母线、连接导线和接地线。每台设备均需用单独的连接导线与总接地网（包括接地母线、辅助接地母线）直接相连。禁止将几台设备串联接地，也禁止将几个接地部分串联。
接地母线和主接地极、局部接地极的连接、接地导线直接与局部接地极的连接均要焊接。若采用其他形式的连接，其连接处不得产生接触电阻，否则应采取相应措施。
（三）、接地装置的安装、检查和测定
㈠接地极安装
1、主接地极安装
主接地的构造及安装，见如下示意图，
安装时，应保证接地母线和主接地极连接处不受较大拉力，并应设有便于取出主接地极进行检修、检查的牵引装置，一般使用专用吊环和吊绳。
2、局部接地极的安装
局部接地极一般设置于水沟或潮湿的地方，见如下图：
对于其他地点的管状局部接地极，必须垂直打入地中，地中的长度不得小于
1.5m，外露的部分应留有100mm以上，以便于检查，如下图中所示。
若局部接地极周围比较干燥，应用坑埋式，坑填有砂子、木炭和食盐的混合物，食盐和砂子的体积比例为6：1。
㈡接地装置检查
有值班人员的机电硐室和有专职司机的电气设备的保护接地，每班交接班时必须进行一次表面检查。其他电气设备的保护接地，由维修人员进行每周不少于一次的表面检查。
每年至少对主接地极和将浸在水沟中的局部接地极提出来，进行详细检查一次。矿井水含酸性较大时，应适当增加检查次数。
进行检查时，应着重检查连接情况和锈蚀情况。发现问题，应及时处理。对那些震动性较大及经常移动的电气设备，应随时加强检查。
检查后或复查后要随时做好记录，并向有关领导汇报。
需要特别注意的是，凡电气设备的保护接地，因损坏而未修复以前，禁止向其送电。
㈢接地电阻的测定
井下接地电阻的测量，由电气管理人员（专人）负责，每季度对接地网接地电阻值至少测定一次，并记录，以备查阅。新安装的接地装置，使用前要进行测量。
在进行接地电阻测量时，一般使用便携式仪表，若在有瓦斯及煤尘爆炸的
矿井测量，应使用本质安全仪表。否则必须采取一定的安全技术措施。
（四）矿井电缆截面的选择
一、矿井电缆截面的选择原则:
1、首先要保证电缆不发热，也就是说负荷的电流不能超过电缆的允许电流，否则电缆将会发热，造成电缆损坏，甚至引起短路事故。
铜芯电缆允许电流值见下表：
选择电缆截面一般采用经济电流计算，即实际流过电缆的工作电流必须小于或等于所允许的长时负荷电流。其计算公式为：
Ig≤Iy
Ig—实际流过电缆的工作电流，A
Iy—空气温度为+25℃时，电缆长时允许负荷电流，A
电缆实际工作电流的计算如下：
⑴向单台或两台电动机供电的电缆的选择。向单台电动机供电的电缆，其实际工作电流为单台电动机的额定电流。向两台电动机供电的电缆，其实际工作电流为两台额定电流之和。
⑵向三台或三台以上电动机供电的干线电缆的选择：
对多台用电设备供电干线上持续工作电流可按下式计算：
式中：
2、按电缆长期允许负荷电流预选电缆截面:
为了保证电动机的端电压不低于额定电压95%,按允许电压损失的大小来校验所选电缆是否符合要求。也就是说保证电压降不超过渡5%、端电压不能低于额定电压的95%。380供电的不低于361伏；660伏供电的不能低于627伏。
供电电网的实际电压损失由两部分构成，一部分是各段电缆电压损失，另一部是变压器的电压损失。如果这两部分电压损失之和小于供电系统允许的电压损失，认为所选电缆截面合理。否则，要重新选择电缆截面。
二、矿井铜芯电缆线路电压损失计算：
1、基本原理公式：
3、例题说明：矿井某段使用380伏橡套电缆线路供电，电缆长度为500米，电缆截面为35mm2，负荷为20千瓦。求该段线路的电压降是多少？
解：已知：P=20；L=0.5;K=0.524(查上表所得)
所以:ΔUL=P×L×K=20×0.5×0.524=5.24(%)
答:该段电缆电压降超过5%,不符合规定要求。应更换截面较大的电缆。
（五）电压保护
一、欠电压保护
电压保护包括欠电压保护和过电压保护。欠电压保护也叫做失压保护，它是指在供电过程中，由于某种原因，出现电网电压突然消失或急剧降低30%~40%，此时，保护装置使开关跳闸，自动切断电源。当电网电压恢复后，开关不会自动跳
闸，不会自动恢复供电或用电设备自起动的一种保护装置。
煤矿井下高压防爆开关和低压防爆磁力起动开关都具有欠电压保护的功能。高压防爆开关内装设有欠电压释放装置，通常叫做无压释放装置。低压防爆磁力起动开关的接触器在失压或欠压的情况下，接触器电磁吸合力不能保持吸合状态而释放，其起动控制回路中的自保节点已打开，只有电压恢复后人工重新起动，起动器才能送电。所以，磁力器起动的控制回路就兼有欠电压装置的功能，能够起到防止电动机低压运行时被烧毁和电动机自起动造成事故的作用。
二、过电压保护
过电压是指在供电系统的运行过程中，产生危及电气设备绝缘的电压升高，称为过电压。一般超过额定电压15%以上。
电气设备的安全运行，主要取决于设备的绝缘水平和作用于绝缘上的电压，而各种形式的过电压都有可能破坏电气设备的绝缘、烧毁供电线路，造成供电系统长时间停电的重大事故。
依照过电压产生的来源，其可分为内部过电压和大气过电压两类。经由地面架线引入井下的供电线路和电机车架线，为防止大气过电压波及到井下，应在该线路
的入井处装设防雷电装置，通信线路还应装有熔断保护器。
煤矿井下的过电压主要是内部过电压，按其性质可分为操作过电压、弧光接地过电压和谐振过电压等几种。供电系统中的误操作、一相接地和短路故障等是引起内部过电压的直接原因。
减少过电压的技术措施：
⑴研制低截流和低重燃率的真空触头（其截流值为0.5A~1A）。
⑵在感性负载上并联电容器或在10KV及其以下的母线上装设一中性点接地的星形接线电容器组。
⑶负载端并联电阻—电容，可以有效地降低截流过电压和减少或阻止电弧重燃。
以上方法主要是通过改变设备或系统的参数，来达到破坏产生谐振的条件。