低压漏电保护使用现状研究

邵修军

摘要：由于煤矿井下环境的特殊性，发生漏电与人身触电的几率远比一般地面工业高，因此，必须采取有效措施，预防这类电气事故的发生。该文介绍了煤矿井下低压中性点不接地系统漏电保护装置的现状，针对目前常见装置存在的问题，提出了漏电保护以后发展方向。

关键词：煤矿低压漏电保护发展方向

0引言

漏电保护是煤矿井下供电系统的重要保护之一，煤矿井下低压系统为中性点不接地系统，中性点不接地系统中绝大多数故障是单相漏电故障，尽管它不破坏系统的对称运行，若不及时处理极易发展为两相短路，而且煤矿井下有瓦斯爆炸和人身安全等因素，其危害性更大。

煤矿安全规程规定：井下低压漏电动作跳闸，但是由于低压漏电时，零序电流小，有很大的分散性，动作时间要短，给实现漏电电阻的测量和有选择行地漏电保护带来一定的困难。早期由“漏电继电器”和“漏电保护单元”组成的低压漏电保护系统，由于检测漏电电阻的原理存在重要缺陷，无法真正实现有选择性漏电保护，近年来应用于广泛的智能型低压开关中的选择性漏电保护功能，只是应用了单片机技术，其漏电保护原理没有突破，使用效果也很差。

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，环境条件恶劣，又是工作人员和生产机械比较集中的地方，电网若发生漏电，将导致以下危险：

1.1人身触电当电气设备因绝缘损坏而使外壳带电，而工作人员又接触此外壳时，就会导致人身触电事故。此时如地电流的一部分将要从人体流过，其数值大到一定程度就会造成工作人员的伤亡。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时一种更加严重的人身触电，此时，入地电流绝大部分流经人体，因而对工作人员的危险性更大。

1.2引起沼泽气及煤尘爆炸我国大部分煤矿有沼气喝煤尘爆炸的危险，当井下空气中沼气活煤尘达到爆炸浓度且有能量达到0.28mj的点火源时，就会发生沼气活煤尘爆炸。井下的点火源绝大部分是电火花，而漏电所产生的电火花则占有相当的比例，当电网发生单相接地或设备发生单相碰壳时，在接地点就会产生电火花，若此电火花具有足够的能量，就可能点燃沼气和煤尘。

1.3使电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差的两点相接，就可能发生电雷管无准备爆炸的事故。

1.4烧损电气设备，引起火灾长期存在的漏电电流，尤其是两相经过度电阻接地的漏电电流，在通过设备绝缘损坏处时将散发出大量的热，使绝缘进一步损坏，甚至使可燃性材料(如非阻燃性橡套电缆)着火燃烧。

1.5引起短路事故据统计，约有30％的单相接地故障发展为短路。从而造成更大的电气故障。对矿井安全造成严重威胁。漏电故障发展为短路的原因是很简单的，长期存在的漏电电流及电火花使漏电处的绝缘进一步损坏，最后危及相间绝缘而造成短路。

1.6严重影响生产按规程要求，一旦电网发生漏电，就必须停电处理，因而严重影响生产，降低煤矿企业的经济效益。漏电故障的处理少则数小时，多则达几个班次，有的工作面几乎每班都发生漏电停电事故。另一方面，停电使局扇停转，通风恶化，沼气积聚，反过来又威胁了矿井的安全。

2中性点不接地系统单相漏电工况

2.1正常运行工况：①各相对地电压为相电压。②中心点对地电压Un=0，电网无零序电压。③每相对地电容电流为le=juwc,并超前相电压90°，由于各相电容电流对称，正常运行时电网无零序电流。

2.2单相漏电工况：①单相漏电时，漏电相对地电压为零，非漏电相对地电压升级为线电压。②单相漏电时，系统出现零序电压。⑨故障支路和非故障支路都出现零序电流。

3常见低压漏电保护原理分析及缺点

常规的低压漏电保护办法为：总线开关上安装“检漏继电器”，馈电开关内安装“漏電保护单元”，组成选择性漏电保护系统，当总开关和支路开关之间发生漏电，或支路发生漏电，安装在支路上的“漏电保护单元”拒动时，“检漏继电器”跳总开关，当支路发生漏电时，支路开关内安装的“漏电保护单元”有选择跳开漏电支路开关，目前使用的智能开关中的漏电保护功能仍是采用了同样的工作原理，与“检漏继电器”和“漏电保护单元”组成漏电保护没有质的变化。

3.1“检漏继电器”漏电电阻挤蛋测原理：“检漏继电器”内部由三相电抗器组成人为中性点，在人为中性点和地间串接一直流电源和直流电流表、直流继电器。为了不改变中性点接地方式，三相电抗器的感抗一般为几十千欧，当系统有漏电时，漏电点电网变压器二次回路，电抗器、直流电源、电流表、直流继电器和地之间构成回路。根据欧姆定律，直流电流的大小直接反应了电网对地绝缘水平，一般用直流电流表直接反应漏电电阻大小，当漏电电阻小到动作值时，直流继电器动作其常开或常闭触点讲通过自动馈电开关的脱扣线圈或无压释放线圈自动馈电开关跳闸。

3.2“漏电保护单元”检测漏电电阻原理：根据中性点不接地系统漏电工况所叙，正常情况下，系统零序电压为零，系统发生漏电时，系统产生零序电压，由此可以把零序电压大小做为判断漏电的依据，当零序电压达到一定值时，即认为漏电。

3.3“检漏继电器”和“漏电保护单元”对漏电电阻的测量方法统一，检漏继电器采用“附加电流电压法”反应漏电电阻，其特点是直接，精度高；“漏电保护单元”是通过“零序电压法”估算漏电电阻，其特点是速度快，精度差，受系统电压和系统电容的影响很大，由于在统一系统中，总开关和支路开关漏电电阻检测方法不同，而且一种检测方法精确，另一种检测方法误差较大，造成了动作不统一的误动，常会出现支路开关还没有动作，总开关却已经跳闸误动的现象。

4低压漏电保护技术发展的方向

目前低压漏电保护技术不能解决低压漏电问题，因为频繁误动和拒动，给煤矿井下正常的安全生产带来一定的隐患，以后低压保护发展方向是运用计算机技术，算法现金、高速、合理采用集中控制模式，具有分散性漏电保护功能，动作准确、灵敏。

4.1采用集中控制模式：它把各支路开关的零序电流信号集中到一个装置内，改装置同时控制各支路开关和总开关，这种模式有点在于对各支路漏电程度进行分析比较，误判几率大大降低，可实现分散性漏电保护。

4.2“零序电压修正法”检测漏电电阻，采用“零序电压法”采集漏电电阻参数的同时对系统电容和系统电压进行自动修正，从而达到不仅反应速度快，而且大大提高了漏电电阻的测量精度。

4.3采用多种算法智能选择和转换决策漏电支路。

4.4采用“漏电电流大者优先”原装解决分散性漏电保护问题。

5结束语

综合以上选择漏电支路方法，解决了漏电电阻受系统电压和系统电容的影响问题，解决了判别漏电支路单一判据可靠性差的问题，解决了分散性漏电保护问题，从而装置的测量精确度和保护装置的可靠性大大提高。