煤矿井下供电系统选择性漏电保护技术应用

煤矿井下供电系统选择性漏电保护技术应用

胡兵

内蒙古鄂尔多斯市中北煤化工有限公司 内蒙古鄂尔多斯 017000

摘要：漏电保护装置是实现矿井供电系统漏电监测的保护装置。为保护泄漏区域工作人员的安全，以防出现了其他安全管理问题。电气设备漏电的分类、原因、保护装置的原理和故障检测，提出了保护电力线路的功能和预防措施，以促进煤矿企业的健康发展。

关键词：煤矿；供电系统；漏电保护

引言

我国煤矿大多数煤矿，生产技术环境和生产系统都包括相对复杂的供电系统，涵盖了生产系统的各个方面和要素，如通风、压风、采掘、排水、提升等。此外，煤矿的灾害因素和制约因素时有发生，因此加强电气设备漏电检查，以防引起瓦斯爆炸、电气火灾、触电等事故。

1、漏电的分类、原因、危害

1.1漏电的分类

（1）集中性漏电

1）长期的集中性漏电。主要表现在电气设备或电缆，由于绝缘击穿或安装、维修未按规程、规范要求执行导致导体与设备外壳触及所造成的漏电。2）间隙性的集中性漏电。供电系统内设备或者控制设备至负荷端供电电缆，由于绝缘击穿或导体触及外壳，在对设备进行启动而发生漏电。3）瞬间集中性漏电。该漏电主要是由于作业人员触及电气设备和电缆绝缘破裂部分，并形成与地相连接而产生。

（2）分散性漏电

井下供电线路或设备绝缘电阻降低引起的漏电,造成整个电网绝缘水平下降。

1.2漏电的原因

1）绝缘电阻值降低到允许的下限。

2）设备在潮湿环境运行中。

3）不安装电缆和电缆设备的内部绝缘。电器设备的安装没有执行标准。

4）橡套电缆的连接不符合要求，接线工艺差。

5）电缆长时间超负荷运行造成电器老化。

6）橡套电缆在运行的过程中受机械作用或挤压。

1.3漏电的危害

1）当绗缝火焰温度达到650-750℃时，氧含量和浓度值将达到爆炸极限，引起瓦斯和煤尘爆炸。

2）当接触到人体或电缆流出时，有触电的危险。

3）长时间漏电会引起电缆绝缘老化，引发电气火灾。

4）当两个接触流出通路之间的电位差阶跃进入电压时，可提前引爆电雷管

5）电网泄漏后，如果漏电故障不及时排除，漏电电流很容易造成电气设备烧毁，进而引发矿井电气火灾。

2、煤矿企业供电系统的要求

煤矿供电系统当中，有着重要的四项要求，其一为可靠性；其二为安全性；其三为经济性；其四为供电质量。其中可靠性便是供电的可靠性，其中不能产生断电的情况，否则会影响水泵的正常工作发生井下水灾。此外，局部风机也会停止运行，使瓦斯发生积聚，发生爆炸事故。供电质量的具体指标便是电压以及相应的频率，相应的要求为不能大于规定的误差范围。现在，因为采掘综合机的发展和进步，对于电的消耗在原煤成本有了明显的提升，所以针对相应的供电设计，需要站在不同的角度应用措施，以便对电量进行降低，保障供电的经济性。同时，安全性便是供电系统当中，整个供电过程都要保障安全，不能存在短路等问题。

3、煤矿井下基本供电系统

我国煤矿井下电网大多由多台电力变压器构成，变压器的高压侧是并联在一起的，电压等级一般为 6 kV 或者 10 kV，低压侧的电压等级一般为 660V或1140V，连接各自的用电设备，每台变压器低压侧的电气设备独立运行，没有连接关系。

变压器的运行方式主要分为中性点接地和中性点不接地两种。在我国煤矿井下电网中，变压器大多采用中性点不接地的运行方式，漏电电流小，相对安全，但要求相应的保护装置具有一定的灵敏性。

4、漏电保护设计要求

4.1安全性

包括人身安全和设备安全两个方面，人身安全得不到保障可能会对人身体造成直接伤害；设备安全得不到保证则可能会引发其他设备的故障而导致煤矿事故。漏电故障发生在设备上时，如果故障不能及时排除，将导致故障范围扩大，降低设备使用寿命。如果单相漏电故障没能快速排除，很有可能发展为相间短路故障，造成更加严重的故障。针对相间短路故障，大多采取超前切断故障的方法。

4.2可靠性

在漏电保护范围内，发生应该动作的故障时，漏电保护装置不会拒绝动作；发生不应该动作的故障时，它不会错误动作，这就是漏电保护可靠性的要求。为了增加保护的可靠性，应该采取后备保护措施，提高漏电保护装置的质量，加强对漏电保护设备运行、维护的管理。

4.3选择性

在电网线路中，当发生漏电故障时，漏电保护装置应该保证切除故障部分的线路电源，而让非故障部分线路正常工作。这样既能快速确定故障的位置，方便漏电故障的处理，又能缩小停电的范围，提高生产效率，保证生产进度受最小的影响。

5、漏电保护装置原理及故障查找

5.1 漏电保护装置原理

选择性漏电保护装置就是对于漏电装置加以选择性地保护，安装在变压器低压侧总馈电开关控制的支路开关处。当支路开关控制的线路发生漏电故障时，有选择性切断故障线路电源，而非故障线路继续供电，起到有选择性地切断漏电故障线路的作用。这种保护装置缩小了停电范围，提高了供电的可靠性；漏电闭锁装置一般采用附加直流电源式保护原理，主要安装在煤矿井下的照明信号综合保护装置、电动机综合保护装置及低压真空磁力起动器中；非选择性漏电保护装置的漏电装置需要附带一定的电流保护原理，安装在变压器低压侧的路径闭环之中 。

5.2 漏电故障查找

查找集中漏电：当漏电动作跳闸时，尝试关闭主线开关如果主线开关能正常闭合，说明漏点不在主线上尝试关闭线路的主开关如果线路主开关不能闭合，则断开各分支开关，然后闭合主开关如果仍然无法关闭，则泄漏点位于电源线上当各支路电路开关拔出时，检查主开关是否能合上各支路的分支开关，有无跳闸等问题同时，找出漏电原因如果分支控制开关闭合，每个分支都断开，则主开关将跳闸，表明控制开关分支中存在漏电。

图 漏电保护装置原理

查找分散式泄漏：当电网绝缘电阻降低，但不发生相间接地故障时，漏电保护装置也能动作。此时，在所有开关断开后，检查欧姆表的值，确定哪条线路的绝缘电阻值最低，请使用高阻表测量，如果发现任何设备或线路绝缘低，必须更换设备或电缆。

6、漏电保护的作用及预防措施

6.1 漏电保护的作用

能够防止人身触电；绝缘电阻值下降到最低值能够不间断地监视井下低压电网的绝缘状态，切断供电线路电源；减少漏电电流所造成的瓦斯爆炸现象；有效防止短路而造成的瓦斯爆炸危险，对于线路短路而引起的接地故障，要进行及时的处理，并做好相应的后备保护工作。预防电缆和电气设备因漏电而引起的相间短路故障；接地故障，漏电保护起到后备保护作用，一旦短路保护装置不能可靠动作，漏电保护装置监测接地故障并及时切断电源；防止杂散电流先期引爆电雷管；

6.2漏电的预防措施

井下隔爆型变压器和向井下供电的矿用变压器、发电机禁止中性点接地；井下的控制设备必须安装过流保护装置并进行电流整定和短路试验，禁止拆除或不使用过流保护；井下供电系统必须安装可靠的接地保护装置；井下供电线路必须装设漏电保护装置并进行漏电跳闸试验。

结束语

随着固体工业的转型升级，井下机械化、自动化程度越来越高，供电系统输送量越来越大，漏电保护装置的作用越来越重要，漏电保护装置安装在煤矿供电系统中，可以保证漏电保护装置的可靠运行。只有这样，才能有效地预防煤矿的各种灾害，促进煤炭企业的健康发展。

参考文献

[1] 李克信,平建明. 矿井千伏级供电系统漏电保护改造[J]. 山西煤炭. 2016(01)

[2] 弓忠园. 煤矿35kV供电系统漏电保护管理措施分析研究[J]. 机械管理开发. 2016(03)

[3] 彭静,周大卫,郝真理,李冬. 针对矿井低压漏电保护方式的研究[J]. 电子测试. 2017(Z1)