原因与危害
煤矿井下引起短路故障的主要原因是因过热、老化、过电压、机械损伤导致绝缘损坏造成的。在运行、维修、预防性电气试验中误操作也是产生短路故障的重要原因。
短路故障是煤矿井下产生次数较多的严重故障之一。由于短路电流通常可达正常工作电流的数倍,乃至数十倍,必将产生过多的热量,导致绝缘损坏、设备烧毁,甚至引起电火灾;强大的短路电流还会产生巨大的电动力,可能导致设备机械性破坏;短路点电压降到零,使周围电压显著降低,导致周围设备不能正常运行。因此短路故障必须迅速切除进行保护,以免事故的进一步扩大。
整定值的选择
选择的原则是线路供电正常以及最大负荷时,即使包括电动机最大起动电流的冲击也应当使短路保护动作。同时,当线路出现最小短路时短路保护应可靠动作(灵敏系数不小于1.5)。
计算
为了选择和整定继电保护装置、校验电气设备、确定限流措施、选择主结线方案等,需要对系统短路故障下的短路电流进行计算。
按不同需要,要进行三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路时所产生的短路电流进行计算。中国煤矿井下供电系统目前禁止采用中性点直接接地系统,因此单相接地故障属漏电故障,不由短路保护装置进行保护,所以选择短路保护装置整定电流时为校验灵敏系数,需要计算最远端两相短路最小短路电流。
保护的方法
实施短路保护最简单的一种办法是装设熔断器,其次是利用电流突然增大和电压突然下降的电流电压继电保护,具体的可分为有时限(定时限或反时限)的过电流保护、无时限或有时限的过流速断保护、三段式过流保护电流电压连锁有时限过流或速断保护等。中国煤矿井下最常用的是由电磁式继电器组成的无时限断短路保护装置,如馈电开关中采用的直接动作一次式保护装置,高压配电装置中采用的直接动作二次保护装置及间接动作二次式保护装。
发展趋势
①随着煤矿井下供电系统容量的不断扩大,短路电流的最大值也在不断上升,因此提高断路器等遮断能力和动热稳定性十分必要,采用限流断路器及真空断路器等将日益广泛;②随着短路电流的增大,取样用电流传感器要求更高的精度和更大的线性范围,为此采用空心互感器以及采用霍尔原理的大电流测试方法日益受到重视;③进一步提高短路保护快速性(见快速断电保护);④进一步提高短路保护灵敏度(见相敏过流保护);⑤进一步提高供电安全,对系统供电前出现的短路故障能实现闭锁的短路闭锁保护技术也值得研究;⑥为进一步提高短路保护的各种性能,采用电子技术与计算机技术已成为目前国内外的发展趋势,采用这些技术可以使整定方便准确,显示清晰明了,维修方便快捷,也提高保护的可靠性,还可以在保护选择性的基础上达到最佳的快速性,对煤矿井下防爆电器而言,其小体积、低功耗、多功能更是电磁式继电保护所无法比拟的。置。70年代开始中国煤矿井下在馈电开关电磁起动器等设备中采用电子式短路保护装置。