煤礦井下供電系統(tǒng)中漏電保護(hù)及其分析

林濤

【摘 要】近年來(lái)，隨著大型礦井的增多，煤礦高壓漏電保護(hù)裝置無(wú)論在使用、制造和理論研究等方面都有很大的發(fā)展和變化。由于隔爆型高壓真空配電裝置在井下使用愈來(lái)愈廣泛，配電裝置漏電保護(hù)采用零序功率方向型原理，必須正確整定漏電保護(hù)，縮小漏電影響范圍，保證井下高壓供電安全可靠。本文主要探討漏電保護(hù)技術(shù)在煤礦井下供電系統(tǒng)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】井下；供電系統(tǒng)；漏電保護(hù)

科學(xué)家們已成功研制出了多種漏電保護(hù)器如電壓型漏電保護(hù)器和電流型漏電保護(hù)器。由于這些保護(hù)器能有效地預(yù)防人身觸電事故的發(fā)生，所以在生活中這些漏電保護(hù)裝置隨處可見。關(guān)于漏電保護(hù)裝置的工作原理，說(shuō)起來(lái)也十分簡(jiǎn)單，就是漏電保護(hù)裝置在機(jī)電設(shè)備的漏電檢測(cè)電流大于設(shè)定值或人畜觸電時(shí)可以做出快速的反應(yīng)，將電流切斷，徹底避免或減緩事故的擴(kuò)大化。從而保障了人身及設(shè)備的安全。相比而言，在情況復(fù)雜的礦井下，供電系統(tǒng)及機(jī)電設(shè)備更是容易發(fā)生類似的漏電事故，所以，必須要采取漏電保護(hù)技術(shù)來(lái)保證礦井工作的安全進(jìn)行。

1.井下低壓電網(wǎng)發(fā)生漏電的危害

煤礦井下低壓電網(wǎng)大部分在采區(qū)，環(huán)境惡劣，工作人員和生產(chǎn)機(jī)械比較集中，電網(wǎng)若發(fā)生漏電，將導(dǎo)致以下危險(xiǎn)：

1.1引起人身觸電

當(dāng)電氣設(shè)備因絕緣損壞而使外殼帶電時(shí)，工作人員接觸外殼就會(huì)導(dǎo)致人身觸電事故。這時(shí)入地電流的一部分將要從人體流過(guò)，會(huì)造成人員傷亡。工作人員觸及刺破橡套電纜外護(hù)套而暴露在空氣中的芯線是一種更為嚴(yán)重的人身觸電，此時(shí)入地電流大部分流經(jīng)人體，因此對(duì)人員的危害性更大。

1.2引起瓦斯及煤塵爆炸

我國(guó)大部分煤礦都有瓦斯和煤塵爆炸的危險(xiǎn)，當(dāng)井下空氣中的瓦斯或煤塵達(dá)到爆炸濃度且能量達(dá)到0.28MJ的點(diǎn)火源時(shí)，就會(huì)發(fā)生瓦斯或煤塵爆炸。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單線接地或設(shè)備發(fā)生單相碰殼時(shí)，在接地點(diǎn)就會(huì)產(chǎn)生電火花，若此時(shí)電火花具有足夠的能量，就可能點(diǎn)燃瓦斯或煤塵。

1.3使雷管無(wú)準(zhǔn)備引爆

漏電電流在其通過(guò)的路徑上會(huì)產(chǎn)生電位差，漏電電流的數(shù)值越大，所產(chǎn)生的電位差就越大，如果電雷管兩端引線不慎與漏電回路上具有一定電位差的兩點(diǎn)相接觸，就可能發(fā)生電雷管無(wú)準(zhǔn)備爆炸的事故。

1.4燒損電氣設(shè)備，引起短路事故

長(zhǎng)期存在漏電電流，尤其是兩相的過(guò)渡電阻因接地而產(chǎn)生的漏電電流，在通過(guò)設(shè)備絕緣損壞處時(shí)會(huì)散發(fā)出大量的熱，使絕緣進(jìn)一步損壞，甚至使可燃性材料著火燃燒。長(zhǎng)期存在的漏電電流及電火花使漏電處的絕緣加快損壞，破壞相間絕緣而造成短路，形成更大的故障，對(duì)礦井安全造成嚴(yán)重威脅。

1.5嚴(yán)重影響生產(chǎn)，一旦電網(wǎng)發(fā)生漏電，必須停電處理

漏電故障的處理時(shí)間很長(zhǎng)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，降低煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；而且停電使局部通風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，通風(fēng)惡化，形成瓦斯積聚，又會(huì)威脅礦井安全。

2.漏電保護(hù)原理

2.1附加直流電源漏電保護(hù)

如果檢漏繼電器上歐姆表顯示電網(wǎng)各相對(duì)地的絕緣阻值都有較大的下躍，那么電網(wǎng)必定是發(fā)生漏電等故障。為了精確控制電網(wǎng)對(duì)地絕緣阻值的變化，可以在電網(wǎng)與地間通過(guò)一個(gè)的直流電流，如果電流的控制準(zhǔn)確，那么電流的大小就能表征電網(wǎng)對(duì)地絕緣阻值的變化。這樣，通過(guò)簡(jiǎn)單地檢測(cè)這條附加電流的變化就能有效地監(jiān)測(cè)漏電。

2.2零序電流保護(hù)

在漏電故障發(fā)生后，故障處電網(wǎng)三相中每一相上都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓，即零序電壓。每一相上出現(xiàn)的零序電壓都是相等的，而且方向也相同。有零序電壓作用于絕緣電阻上必定會(huì)產(chǎn)生電流，及零序電流。由于變壓器中性點(diǎn)與地之間沒有零序電流通路，所以變壓器內(nèi)部沒有零序電流通過(guò)，而零序電流只能在絕緣電阻和故障點(diǎn)之間，即M—N線路通過(guò)。由此可見，對(duì)于單一支路來(lái)講，在電源端裝設(shè)零序電流保護(hù)裝置，不能反映該線路的故障。對(duì)于多支路的單側(cè)電源輻射式電網(wǎng)中，如果有一個(gè)支路發(fā)生故障，那么各個(gè)分支路中都將有零序電流通過(guò)，這些分支上的零序電流匯集到故障處后就集中構(gòu)成了通過(guò)故障處的電流。故障線路始端保護(hù)裝置通過(guò)的電流遠(yuǎn)大于非故障線路始端保護(hù)裝置通過(guò)的電流，利用這種關(guān)系，構(gòu)成了有選擇性的零序電流保護(hù)裝置。

2.3零序功率方向保護(hù)

根據(jù)零序電壓和零序電流可以做出以下針對(duì)性措施：首先，據(jù)零序電流、電壓值的變化來(lái)確定漏電的發(fā)生地點(diǎn)；其次，如漏電發(fā)生在供電系統(tǒng)內(nèi)，則通過(guò)支路零序電流、電壓的關(guān)系來(lái)判斷故障發(fā)生所在的支路；最后由跳閘來(lái)實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)的目的。

3.漏電保護(hù)技術(shù)在煤礦井下供電系統(tǒng)中應(yīng)用

BJJ1-2-660/380x型選擇性檢漏繼電器是北京市紅星防爆電器廠研發(fā)制作的高性能防爆繼電器，適用于含有爆炸性危險(xiǎn)氣體（甲烷空氣混合物及煤塵）的礦井硐室中，可作為交流660/380V中性點(diǎn)不接地供電系統(tǒng)中有選擇性檢測(cè)漏電保護(hù)裝置。該裝置的主要功能：在交流660/380V中性點(diǎn)不接地供電系統(tǒng)中，利用零序方向原理實(shí)現(xiàn)4條支路的不對(duì)稱漏電的選擇性保護(hù)；利用附加電流原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)稱漏電保護(hù)和不對(duì)稱漏電的后備保護(hù)：有電網(wǎng)不停電可進(jìn)行試驗(yàn)的功能；和高壓開關(guān)配合，可實(shí)現(xiàn)從變壓器到饋電開關(guān)區(qū)間漏電的所謂“5m保護(hù)”；可對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行絕緣監(jiān)測(cè)；對(duì)漏電跳閘有信號(hào)顯示。該保護(hù)裝置包括兩組插件，一組安裝在低壓供電系統(tǒng)總檢漏繼電器中，另一組安裝在各支路饋電開關(guān)DW80里，對(duì)于12條支路以內(nèi)的低壓供電系統(tǒng)可以做到選擇性漏電保護(hù)。這種產(chǎn)品運(yùn)用于礦井下低壓電網(wǎng)時(shí)具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性，而且漏電時(shí)的反應(yīng)速度很快，這樣肯定能減少因漏電帶來(lái)的損失和漏電事故影響。也可以防止向漏電線路強(qiáng)送電，從而增強(qiáng)了井下低壓供電的安全性和可靠性，可帶來(lái)十分明顯的經(jīng)濟(jì)效益。從煤礦的長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展來(lái)說(shuō)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

煤礦井下低壓網(wǎng)路的漏電將造成外露火花，有點(diǎn)燃瓦斯和煤塵的危險(xiǎn)，漏電還可能會(huì)造成人體觸電事故。因此，對(duì)井下低壓電網(wǎng)進(jìn)行漏電保護(hù)，是一項(xiàng)重要的安全措施。它的主要作用有：第一，時(shí)常查看檢漏繼電器的歐姆表，密切注意其數(shù)值的變化情況，以此確定電網(wǎng)對(duì)地是否絕緣，根據(jù)電阻值來(lái)進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)整；第二，通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)對(duì)地絕緣阻值降至設(shè)定動(dòng)作值或工作人員觸及一相帶電導(dǎo)體和電網(wǎng)一相接地時(shí)，漏電保護(hù)器會(huì)自動(dòng)觸發(fā)，切斷電源以預(yù)防事故的擴(kuò)大化；第三，如果危險(xiǎn)已經(jīng)發(fā)生，如人已觸及電網(wǎng)，那么，通過(guò)補(bǔ)償人體電容電流的方式來(lái)削減通過(guò)人體的觸電電流使觸電電流最低化，使得人員的安全性得到提升。另外，當(dāng)電網(wǎng)一相接地時(shí)，也可以減少接地故障電流，防止瓦斯、煤塵爆炸。

4.結(jié)論

因此，要重視供電系統(tǒng)的管理工作，結(jié)合礦井的實(shí)際，加大對(duì)電氣設(shè)備維護(hù)和更新的投入，確保供電系統(tǒng)的正常工作。另外還應(yīng)加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備的基礎(chǔ)管理，建立健全各相管理制度，確保嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)章制度。最后還應(yīng)注意的是礦井下工作人員的機(jī)電安全思想教育工作，切實(shí)從思想的高度上提升干部和員工的工作責(zé)任心，減少煤礦供電系統(tǒng)中漏電故障，確保井下安全供電。只有這樣，才能確保礦井沿著安全、和諧、健康的發(fā)展道路穩(wěn)步前進(jìn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]孟憲超，謝成.淺談漏電保護(hù)技術(shù)在煤礦井下供電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技傳播，2011（10）.

[2]王新文.事故短信平臺(tái)在煤礦供電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2010（05）.

[3]李強(qiáng)，董超.煤礦井下膠帶輸送機(jī)遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].科技資訊，2011（16）.

[4]趙大友，王敏，徐剛.網(wǎng)絡(luò)信息資源在煤礦機(jī)電管理中的應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2010（06）.