煤矿井下供电系统中漏电保护及其分析

煤矿井下供电系统中漏电保护及其分析

【摘要】近年来，随着大型矿井的增多，煤矿高压漏电保护装置无论在使用、制造和理论研究等方面都有很大的发展和变化。由于隔爆型高压真空配电装置在井下使用愈来愈广泛，配电装置漏电保护采用零序功率方向型原理，必须正确整定漏电保护，缩小漏电影响范围，保证井下高压供电安全可靠。本文主要探讨漏电保护技术在煤矿井下供电系统中的应用。

【关键词】井下；供电系统；漏电保护

科学家们已成功研制出了多种漏电保护器如电压型漏电保护器和电流型漏电保护器。由于这些保护器能有效地预防人身触电事故的发生，所以在生活中这些漏电保护装置随处可见。关于漏电保护装置的工作原理，说起来也十分简单，就是漏电保护装置在机电设备的漏电检测电流大于设定值或人畜触电时可以做出快速的反应，将电流切断，彻底避免或减缓事故的扩大化。从而保障了人身及设备的安全。相比而言，在情况复杂的矿井下，供电系统及机电设备更是容易发生类似的漏电事故，所以，必须要采取漏电保护技术来保证矿井工作的安全进行。

1.井下低压电网发生漏电的危害

煤矿井下低压电网大部分在采区，环境恶劣，工作人员和生产机械比较集中，电网若发生漏电，将导致以下危险：

1.1引起人身触电

当电气设备因绝缘损坏而使外壳带电时，工作人员接触外壳就会导致人身触电事故。这时入地电流的一部分将要从人体流过，会造成人员伤亡。工作人员触及刺破橡套电缆外护套而暴露在空气中的芯线是一种更为严重的人身触电，此时入地电流大部分流经人体，因此对人员的危害性更大。

1.2引起瓦斯及煤尘爆炸

我国大部分煤矿都有瓦斯和煤尘爆炸的危险，当井下空气中的瓦斯或煤尘达到爆炸浓度且能量达到0.28MJ的点火源时，就会发生瓦斯或煤尘爆炸。当电网发生单线接地或设备发生单相碰壳时，在接地点就会产生电火花，若此时电火花具有足够的能量，就可能点燃瓦斯或煤尘。

1.3使雷管无准备引爆

漏电电流在其通过的路径上会产生电位差，漏电电流的数值越大，所产生的电位差就越大，如果电雷管两端引线不慎与漏电回路上具有一定电位差的两点相接触，就可能发生电雷管无准备爆炸的事故。

1.4烧损电气设备，引起短路事故

长期存在漏电电流，尤其是两相的过渡电阻因接地而产生的漏电电流，在通过设备绝缘损坏处时会散发出大量的热，使绝缘进一步损坏，甚至使可燃性材料着火燃烧。长期存在的漏电电流及电火花使漏电处的绝缘加快损坏，破坏相间绝缘而造成短路，形成更大的故障，对矿井安全造成严重威胁。

1.5严重影响生产，一旦电网发生漏电，必须停电处理

漏电故障的处理时间很长，严重影响生产，降低煤炭企业的经济效益；而且停电使局部通风机停转，通风恶化，形成瓦斯积聚，又会威胁矿井安全。

2.漏电保护原理

2.1附加直流电源漏电保护

如果检漏继电器上欧姆表显示电网各相对地的绝缘阻值都有较大的下跃，那么电网必定是发生漏电等故障。为了精确控制电网对地绝缘阻值的变化，可以在电网与地间通过一个的直流电流，如果电流的控制准确，那么电流的大小就能表征电网对地绝缘阻值的变化。这样，通过简单地检测这条附加电流的变化就能有效地监测漏电。

2.2零序电流保护

在漏电故障发生后，故障处电网三相中每一相上都会产生一个电压，即零序电压。每一相上出现的零序电压都是相等的，而且方向也相同。有零序电压作用于绝缘电阻上必定会产生电流，及零序电流。由于变压器中性点与地之间没有零序电流通路，所以变压器内部没有零序电流通过，而零序电流只能在绝缘电阻和故障点之间，即M—N线路通过。由此可见，对于单一支路来讲，在电源端装设零序电流保护装置，不能反映该线路的故障。对于多支路的单侧电源辐射式电网中，如果有一个支路发生故障，那么各个分支路中都将有零序电流通过，这些分支上的零序电流汇集到故障处后就集中构成了通过故障处的电流。故障线路始端保护装置通过的电流远大于非故障线路始端保

护装置通过的电流，利用这种关系，构成了有选择性的零序电流保护装置。

2.3零序功率方向保护

根据零序电压和零序电流可以做出以下针对性措施：首先，据零序电流、电压值的变化来确定漏电的发生地点；其次，如漏电发生在供电系统内，则通过支路零序电流、电压的关系来判断故障发生所在的支路；最后由跳闸来实现选择性保护的目的。

3.漏电保护技术在煤矿井下供电系统中应用

BJJ1-2-660/380x型选择性检漏继电器是北京市红星防爆电器厂研发制作的高性能防爆继电器，适用于含有爆炸性危险气体（甲烷空气混合物及煤尘）的矿井硐室中，可作为交流660/380V中性点不接地供电系统中有选择性检测漏电保护装置。该装置的主要功能：在交流660/380V中性点不接地供电系统中，利用零序方向原理实现4条支路的不对称漏电的选择性保护；利用附加电流原理，实现对称漏电保护和不对称漏电的后备保护：有电网不停电可进行试验的功能；和高压开关配合，可实现从变压器到馈电开关区间漏电的所谓“5m保护”；可对电网进行绝缘监测；对漏

电跳闸有信号显示。该保护装置包括两组插件，一组安装在低压供电系统总检漏继电器中，另一组安装在各支路馈电开关DW80里，对于12条支路以内的低压供电系统可以做到选择性漏电保护。这种产品运用于矿井下低压电网时具有较高的准确性和可靠性，而且漏电时的反应速度很快，这样肯定能减少因漏电带来的损失和漏电事故影响。也可以防止向漏电线路强送电，从而增强了井下低压供电的安全性和可靠性，可带来十分明显的经济效益。从煤矿的长远的发展来说，具有重要的现实意义。

煤矿井下低压网路的漏电将造成外露火花，有点燃瓦斯和煤尘的危险，漏电还可能会造成人体触电事故。因此，对井下低压电网进行漏电保护，是一项重要的安全措施。它的主要作用有：第一，时常查看检漏继电器的欧姆表，密切注意其数值的变化情况，以此确定电网对地是否绝缘，根据电阻值来进行电网调整；第二，通过观察发现电网对地绝缘阻值降至设定动作值或工作人员触及一相带电导体和电网一相接地时，漏电保护器会自动触发，切断电源以预防事故的扩大化；第三，如果危险已经发生，如人已触及电网，那么，通过补偿人体电容电流的方式来削减通过人体