煤矿井下漏电保护技术的应用

鞠政廷

摘要：煤矿井下的工作环境是空间小、湿度大、施工条件差，供电电缆的漏电故障不断发生。针对煤矿井下特殊的环境状态，文章分析了漏电保护产生的原因及危害，探讨了主要的漏电保护方式，由此提出了一些运用在煤矿井下的漏电保护措施，供业内人士参考。

关键词：煤矿井下；漏电保护；环境状态

中图分类号：TD68 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）15-0118-02

煤矿井下的工作环境是空间小、湿度大、施工条件差，尽管采用了屏蔽电缆、安装接地保护装置等一些漏电保护措施，但是供电电缆的漏电故障还是不断发生，严重威胁了工作人员的人身安全，这就要求我们必须认清矿井漏电的危害以及进行漏电保护的重要意义。所以，文中探讨煤矿井下漏电保护技术的应用，这对提高煤矿生产的安全性具有现实意义。

1 煤矿井下产生漏电的原因及危害

1.1 漏电原因分析

产生井下漏电主要是由于电网的绝缘性质下降，使得绝缘电阻减小所引起的。具体可以分为以下五个方面：

（1）输电电缆或电气设备过载运行时间太长，使得它们外表面的绝缘介质老化，引起漏电。

（2）对输电电缆或电气设备操作使用不当，或者维修不够专业，都能带来漏电故障。例如：电气设备搬动过程中一直不断电；操作不当引起的弧光接地；接线技术不合格或是导线绝缘损坏；维修不当使得主回路与外壳之间的安全空隙变小等等。

（3）输电电缆或电气设备长时间处于井下潮湿环境中不用，没能定期地检修或干燥维护，造成电缆或设备绝缘性变差，造成漏电。

（4）电机或开关装置一直工作在潮湿或有水环境下，绝缘就会变差，引起漏电。

（5）输电电缆或电气设备的连接问题，如果连接接头不牢靠、接线压紧不实、喇叭口封严不足等等问题，就会造成运行中接头脱落搭接外壳或是接头过热把绝缘烧毁，引起漏电。

1.2 漏电的危害

煤矿井下漏电危害主要表现为：

（1）首先输电电缆和电气设备漏电直接威胁到的就是工作人员的人身安全。

（2）设备或电缆中产生的漏电电流会在绝缘受损处发出很大的热量，加大恶化了绝缘损害部位，能够引燃非阻燃性介质，造成井下火灾，如果井下是高瓦斯或煤尘环境，达到它们的爆炸极限，就引发矿井爆炸

事故。

（3）如果是在电雷管引线处发生漏电，漏电电流会引发电雷管爆炸。

（4）漏电故障还是引发电气设备运行故障的主要原因，在供电系统出现单相接地漏电时，另外两相的对地电压升高很多，使得电气设备承受超极限的电压，引发电气设备运行故障。

2 漏电保护的分类

2.1 附加电源直流检测式漏电保护

把一个直流电源安装在输电网与大地之间，检测三相线路对地绝缘电阻中流过的直流电流，通过查看电流的变化就可以实现附加电源直流检测式漏电保护工作。该保护形式的优点表现为：可以进行全方位保护，参数整定工作简单，数值不变；可以实现电容的电流补偿，大大减小漏电电流，使得人身触电电流降低。其缺点则为：保护广泛，故障出现时，无选择地发生大范围停电；电容电流的补偿以及电感值整定后都不可变化，降低了保护的性能；保护动作缓慢，时间能长达0.2秒，给电容补偿带来困难。

2.2 零序电流方向式漏电保护

通过检测线路中的零序电流值（也可以检测零序电压值）来确定有没有漏电发生，然后根据零序电流与零序电压之间的相位差确定漏电支路，最后选择性地实现保护动作，断掉故障支路供电电源。该保护形式的优点表现为：横向选择保护能力较强，保护停电范围小，结构简单易于操作。故障保护动作比附加电源直流检测式保护稍有加快。缺点在出现对称性漏电故障时，漏电保护作用无效，出现保护死区；而且无法设计安装电容电流补偿电路，这样产生的漏电电流会很大，人身触电时的电流随之也会很大，安全性能不高。

2.3 旁路接地式漏电保护

该方法需要设置专门的选相电路来确定故障相，还需要设置一个执行电路来把故障相短接到预先设置好的接地极上，然后开关跳闸，切断故障相支路的供电电源。该保护形式的优点为：切断电源后，电动机产生的反馈电动势以及电容存储的电能经由旁路消耗掉，所以安全性能较高，人身触电可能降低。而其缺点有：只能对人身触电和单相漏电故障进行保护，电路设置复杂，还需带有互锁电路，使用的元件要有很高的可靠性。

2.4 自动复电式漏电保护

就是在井下供电系统中运用地面供电系统的自动重合闸技术。它的优点表现为：采用的保护是直流检测式，不会出现保护死区；把一个重合闸的真空馈电开关设置为总动作开关，以实现保护动作的快速性；漏电保护可以横向选择，采用漏电闭锁和自动复电来实现，电路设计要求简单易于实现，保护停电范围和时间可以降到很小。该方法的缺点有：漏电故障出现，供电系统全范围停电，需要等待几秒之后系统才能自动复电，所以系统中一些不允许上电自启动的设备不适合该保护方式，总开关采用重合闸真空馈电开关，再把重合闸装置安装到每个开关上，才能使用该保护，由此就会增加很多资金成本，使设备以及运行维护费用和难度增加。

通过分析以上四种保护形式，在选择漏电保护系统时，要综合运用它们的优点，直流检测式具有全面保护性，旁路接地式具有很高安全性，方向保护式具有较强横向选择性，自动复电式具有丰富的实用性等等这些优点，都值得我们学习使用，以设置合理有效的煤矿井下漏电保护装置。

3 煤矿井下漏电保护技术的应用

在国内，从20世纪50年代开始，煤矿井下就已经开始把漏电保护技术应用到供电系统中，发展到今天保护体系已经具备了漏电保护的选择性和无选择性、漏电保护的闭锁等等技术。煤矿井下供电网络的三大保护系统中就包含有漏电保护（其他两种是保护接地和过流保护），可以有效地防护人身触电危害。

煤矿井下供电系统中使用漏电保护技术，对防止各种漏电危害是非常有价值的。在矿井中采用的漏电防护措施主要有：

（1）在高压输电线路上，采用漏电保护措施是设置安装有选择性的漏电保护装置或是利用零序电流和零序电压的保护装置；在低压输电线路设置安装具有选择性的漏电保护装置或是检漏保护器。

（2）对矿井下的电气设备定期做好检查维护工作，合理管理设备的运行，对于工作时有毛病的以及性能不达标的设备，及时换新。

（3）电气元件封闭问题要实施好，比如说要把输电导线或电缆的接头封闭到绝缘外壳中，这样可以杜绝人员触电事故的根源。

（4）对于人员接触比较多以及触电事故多发的设备，尽量进行低压供电，例如电气控制柜、照明设备、电钻等。

4 结语

综上所述，我们看出漏电故障在煤矿井下系统中产生的危害是需要重视的，必须要分析清楚漏电故障的原因，针对漏电故障的特点，结合几种主要的漏电保护方法，选择设置合理的漏电保护。文中根据煤矿井下特殊的环境，提出了一些井下漏电保护措施，望能够提高煤矿安全性。

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