□文 / 湖南有色冶金勞動(dòng)保護(hù)研究院 吳小雪 陳湘蘭

電力是地下礦山井下生產(chǎn)的基本能源動(dòng)力。供電線路和用電設(shè)備在井下幾乎無所不在，由于井下空間相對狹窄、封閉，人員與電路、用電器接觸幾率大，導(dǎo)致觸電事故時(shí)有發(fā)生。當(dāng)供電或傳輸線路過載時(shí)，將導(dǎo)致線路過熱并引燃線路包裹層，是引發(fā)電力火災(zāi)事故的常見原因。鑒于此，加強(qiáng)井下用電安全工作十分必要。

事故常見類型和事故機(jī)理

井下用電事故大致上可分為線路過載（過流）、漏電、短路和觸電，其中觸電事故又分為直接觸電和間接觸電兩種類型。不同類型的事故引發(fā)機(jī)理不同，防范技術(shù)和措施也因此不同。只有對各種事故的引發(fā)機(jī)理充分認(rèn)識和了解，才能采取有效的技術(shù)措施和手段防范事故發(fā)生。

◎線路過載（過流）

通常線路過載的主要原因是線路上連接的用電設(shè)備負(fù)荷太重，導(dǎo)致導(dǎo)線劇烈發(fā)熱，容易引燃導(dǎo)線包裹層（如塑料、橡膠、纖維編織物等），使得燃燒沿導(dǎo)線傳送蔓延。導(dǎo)線的允許載流量通常由導(dǎo)線材質(zhì)、導(dǎo)線橫截面積以及導(dǎo)線敷設(shè)條件決定。不同導(dǎo)線的載流量在國際電工協(xié)會IEC 60364-5-523 1983標(biāo)準(zhǔn)中都有載明。

◎線路漏電

在正常情況下，電網(wǎng)線路通過絕緣、架空與地?cái)嚅_，火線和地之間無電流環(huán)路。但在井下狹窄、潮濕環(huán)境中，火線有可能通過巖壁、潮濕空氣、水或者其他非正常搭接等渠道與地形成環(huán)路，產(chǎn)生漏電電流。漏電不僅會造成電能損失，相間短路、破壞電網(wǎng)電壓平衡，還會在漏電點(diǎn)或區(qū)域形成高電位，形成觸電威脅。嚴(yán)重的漏電可能導(dǎo)致三相電網(wǎng)失衡而無法正常工作。

◎線路短路

線路短路是指線路火線與火線、或者火線與零線發(fā)生意外短接事故。一旦發(fā)生短路，短路電流瞬間趨近于無窮大，不僅會燒毀線路及用電設(shè)備，還可能因瞬間產(chǎn)生的高熱量形成電弧，灼傷人員。對三相交流供電系統(tǒng)而言，線路短路會導(dǎo)致電網(wǎng)“失相”，三相平衡被破壞，嚴(yán)重者會導(dǎo)致供電系統(tǒng)崩潰。

◎人員觸電

人員觸電是地下礦山常發(fā)的用電事故類型。在井下十分有限的作業(yè)空間內(nèi)布設(shè)了較多的線路和設(shè)備，大大增加了人員觸電的可能性和危險(xiǎn)性。最容易發(fā)生的井下人員觸電事故有電氣維修觸電、接觸設(shè)備機(jī)殼帶電、觸碰電源火線等。

◎電氣維修觸電

在電氣維修過程中，如果電源未被切斷，極易造成觸電事故發(fā)生。對于某些容性設(shè)備的維修，如果電容正負(fù)極之間聚集的大量電荷未進(jìn)行有效釋放，即使切斷了設(shè)備電源，電容器也有可能通過人體放電造成觸電事故。還有一種情況——維修的設(shè)備接地與人員接地系統(tǒng)不一致，兩個(gè)“地”之間存在較大電位差，也可能造成維修人員觸電。

◎接觸設(shè)備機(jī)殼帶電

在井下作業(yè)中，一些用電設(shè)備根據(jù)需要會經(jīng)常被移動(dòng)，或者是供電線纜被經(jīng)常拖動(dòng)，這些情況都容易造成線纜表皮磨損或接線端子脫扣、折斷、誤接，火線一旦接觸用電設(shè)備就會造成機(jī)殼帶電。在這種情況下，如果人員接觸機(jī)殼，就會發(fā)生觸電危險(xiǎn)。

◎觸碰電源火線

地下礦山生產(chǎn)作業(yè)空間小，電力線路分布廣泛，人員與電網(wǎng)之間缺少足夠的安全空間，線路的誤接、不規(guī)范布設(shè)連接、電纜表皮磨損以及有線電力機(jī)車的裸露架線等都有可能因人員觸碰而發(fā)生事故。

主要安全技術(shù)

井下用電的安全工作主要從技術(shù)應(yīng)用和措施管理兩方面開展，歸結(jié)下來，安全技術(shù)主要有過流保護(hù)、漏電保護(hù)和旁路保護(hù)。

◎過流保護(hù)

過流保護(hù)的基本原理是對線路電流進(jìn)行檢測，當(dāng)電流達(dá)到預(yù)先設(shè)定的限值時(shí)保護(hù)器動(dòng)作，切斷過流線路?？紤]到在大負(fù)載啟動(dòng)時(shí)，線路上也可能會產(chǎn)生短暫過流現(xiàn)象，因此過流保護(hù)器一般還會增設(shè)延時(shí)動(dòng)作或電壓檢測環(huán)節(jié)。因?yàn)榫€路過流往往還會伴隨著線路電壓的快速下降，所以可將過流和低壓作為保護(hù)器動(dòng)作的兩個(gè)必要條件，避免誤動(dòng)作。

◎漏電保護(hù)

漏電保護(hù)裝置的核心單元是檢測互感器?；ジ衅鞔判緸榄h(huán)形，三相線路火線、零線穿過環(huán)中，環(huán)形磁芯上繞有二次線圈。在無觸電、漏電情況下，穿過環(huán)形磁芯的線路電流矢量和為0，感應(yīng)磁通的矢量和也為0，二次線圈無感應(yīng)電勢輸出；當(dāng)發(fā)生觸電或漏電現(xiàn)象時(shí)，穿過環(huán)形磁芯的線路電流矢量和不為0，感應(yīng)磁通的矢量和也不為0，二次線圈有感應(yīng)電勢輸出，經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)保護(hù)器動(dòng)作切斷線路。

◎旁路保護(hù)

旁路保護(hù)技術(shù)的基本原理是在故障發(fā)生時(shí)保護(hù)器動(dòng)作，將故障線路電流的絕大部分旁通接地，避免人員和設(shè)備受到意外大電流沖擊。常見的應(yīng)用包括用電設(shè)備金屬外殼接地和防雷器保護(hù)。

◎用電設(shè)備金屬外殼接地

井下作業(yè)過程中人員觸碰設(shè)備外殼的現(xiàn)象是難以避免的，而因?yàn)橐苿?dòng)、拖拽或磨損，火線觸碰機(jī)殼的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。當(dāng)設(shè)備外殼接地后，一旦發(fā)生火線觸碰機(jī)殼使得設(shè)備外殼帶電，即使人員觸碰機(jī)殼也不會發(fā)生大的危險(xiǎn)。因?yàn)槿梭w電阻一般在1000Ω左右，而設(shè)備接地電阻一般為10Ω以下，此時(shí)大部分電流將通過機(jī)殼接地通道旁路掉，而流過人體的電流不足總電流的1%，在安全范圍內(nèi)。

◎防雷器

防雷器是專門用于防止感應(yīng)雷電流對用電設(shè)備造成沖擊的一種裝置。雷電流峰值往往高達(dá)數(shù)十千安，且脈動(dòng)性極強(qiáng)，在一定區(qū)域范圍內(nèi)會因電磁感應(yīng)效應(yīng)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)大的感應(yīng)電流。防雷器一端接設(shè)備電源輸入端，另一端接地。其作用機(jī)理是依靠內(nèi)部的火花裝置旁路雷電流?；鸹ㄑb置為一個(gè)密封的充滿惰性氣體的空腔，空腔內(nèi)有陰陽兩個(gè)極片，正常情況下處于斷開狀態(tài)。當(dāng)雷電流發(fā)生時(shí)，惰性氣體被擊穿，陰陽兩極導(dǎo)通，將雷電流旁路泄放入地。

探討

根據(jù)多年的非煤礦山安全培訓(xùn)工作經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為在地下礦山用電安全問題上有幾個(gè)環(huán)節(jié)特別值得注意，提出來供大家探討。

◎設(shè)備接地和接零

用電設(shè)備應(yīng)該采取接地保護(hù)還是接零保護(hù)，是一個(gè)容易讓人混淆的問題。搞清楚這一問題的關(guān)鍵，在于了解供電系統(tǒng)零線是否接地：如果供電系統(tǒng)零線未接地，則用電設(shè)備外殼必須接地；反之，在供電系統(tǒng)零線已經(jīng)接地的情況下，用電設(shè)備外殼與零線相接就等同接地。

◎地網(wǎng)等電位連接

接地是否有效？這一問題常常被人忽略。主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是接地不良，接地電阻過大，導(dǎo)致設(shè)備電壓與地電壓相比仍然很高；二是地網(wǎng)之間未進(jìn)行等電位連接，使得局部接地位置仍可能保有較高電壓。因此，地下礦山各中段、各作業(yè)點(diǎn)應(yīng)統(tǒng)一接地，確保各個(gè)接地點(diǎn)等電位，且接地極與大地之間應(yīng)通過添加電解質(zhì)進(jìn)行有效耦合，降低接地電阻。

◎合理的倒閘操作

在進(jìn)行維修等作業(yè)之前需要進(jìn)行倒閘操作切斷電源。但如果在線負(fù)載過大，倒閘時(shí)可能引起電弧火花，灼傷操作人員，因此對高壓、大負(fù)載的主回路開關(guān)應(yīng)安裝滅弧裝置。合理的倒閘順序應(yīng)該是從小負(fù)載開始，依次逐步關(guān)斷負(fù)載開關(guān)，使得在關(guān)斷總回路時(shí)在線負(fù)載盡量小。