漏电断路器在煤矿供电系统中的应用

申光玉

(潞安化工集团 司马煤业有限公司，山西 长治 046000)

0 引言

潞安化工集团司马煤业有限公司二采区变电所内共计安装高压隔爆开关18台、1 140 V移动变电站2台，660 V移动变电站2台；二采区变电所供电设备主要对二采区所有采掘工作面进行供电。

但是在实际供电中发现，由于二采区服务年限长，工作面布置数量多，导致供电区域广，供电系统出现严重老化现象，经常出现供电暹罗烧毁、供电越级跳闸等事故，不仅影响着采掘工作面的高效施工，而且威胁着煤矿安全生产。根据供电队统计分析，2020年全年二采区因供电系统故障，发生火灾事故1次，高压开关烧毁3台，移动变压器烧毁1台，造成煤矿经济损失达150余万元，严重威胁着煤矿安全生产。为此，供电队通过技术研究，决定对原供电系统进行优化改造，在系统中安装了一套DZ24L型漏电断路器。

1 漏电断路器分类及主要作用

1.1 漏电断路器分类

矿用供电系统中漏电断路器具有成本低、结构简单、故障率低、动作灵敏可靠等优点。根据断路器工作原理可将其分为电流漏电断路器、电压漏电断路器和交流脉冲漏电断路器三种类型[1]。但是通过实际应用发现，交流脉冲漏电断路器受供电线路三相不平衡影响较大，动作灵敏度高，经常出现跳闸断电现象，无法保证稳定供电；电压漏电断路器无法对每个供电线路供电电压进行有效监测，实用性相对较低，煤矿应用较少；电流漏电断路器可以对煤矿井下各个供电线路的供电负荷、漏电、短路、断相等故障进行实时监测，具有动作保护速度快、精度高且具有分层保护等功能。图1为司马矿二采区变电所采用的DZ24L型电流漏电断路器。

图1 供电系统电流漏电断路器分层保护示意图

1.2 漏电断路器作用

漏电断路器具有以下作用：

(1)漏电保护作用。漏电断路器检测到供电线路出现漏电、短路、过载等现象时，可立即切断供电电源，起到保护作用；在供电过程中一旦出现人员触碰到漏电线路时，为了保证人员安全，降低流经人员身体的电流值，断路漏电保护器会及时将电流导向大地[2]，形成接地；由于在人员触电过程中，触电时间越短对人员伤害越小，因此漏电断路器动作保护时间为0.3 s。

(2)避免供电事故发生。漏电断路器具有快速切断供电电源功能，当供电系统出现漏电故障时该装置能够及时切断电源保护供电设备，降低供电设备烧毁率，大大提高了供电系统稳定性[3]，提高了供电设备如高压开关、移动变压器等使用寿命，防止事故范围扩大。

1.3 断路器剩余动作电流值确定

1.3.1 确定原则

为了提高漏电断路器动作保护效果，降低装置在使用过程中的故障率，漏电断路器动作电流设定值必须满足以下几方面要求：①漏电断路器断电动作电流应小于负荷设备漏电电流值；②漏电断路器应该能够调校动作保护数值，一般设定三个挡位[4](即100 mA低位挡、200 mA中位挡和300 mA高位挡)；③对于潮湿环境下的供电设备以及可移动式供电设备安装的漏电断路器，漏电动作保护值应小于30 mA。

1.3.2 动作电流值计算

漏电断路器动作电流应根据供电系统漏电电流大小进行确定，但是在实际供电系统中漏电电流计算相对复杂，所以断路器动作电流可根据以下公式进行相应计算：

IΔM≤Ih/1 000.

(1)

IΔM≤Ih/2 000.

(2)

其中：IΔM为漏电断路器动作保护电流值；Ih为电路中最大电流。当供电线路为三线制或四线制电路时采用公式(1)；当供电线路为普通单相照明线路时采用公式(2)。

2 漏电断路器安装维护注意事项

2.1 安装注意事项

(1)漏电断路器虽然可以对供电线路漏电时起到断电保护作用，但是断路器本身不具有漏电保护功能，所以在供电过程中严禁人员触摸漏电断路器[5]。

(2)矿用漏电断路器必须符合国家标准，断路器在使用前必须进行严格检查，保证断路器内各配件齐全；断路器必须由专职的技术人员进行安装，安装过程中各接线端子接线标准必须符合设计要求，断路器安装后必须进行断电试验。

(3)在断路器安装前应将断路器端头的钢带拆除，并采用绝缘片对中性电缆进行包裹，确保电缆包裹后完好无损，对断路器进行中线电缆安装时必须安装准确，避免出现多次连接现象[6]。

(4)为了确保断路器对供电线路起到有效的保护作用，断路器使用前必须进行动作特性试验，安装时保证断路器与地面高度不低于1.5 m，且保证断路器与负荷供电设备电源连接。

(5)若断路器安装在电缆芯线上时，必须保证电缆芯线的截流面积，正常情况下截流面积应大于主线的52%以上。

2.2 检修维护注意事项

(1)断路器在漏电保护过程中经常出现跳闸、合闸现象，从而导致装置内部电源模块和内部线路烧毁现象严重，所以检修人员应定期对装置内部配件进行检查，发生配件损坏时必须及时更换。

(2)检修人员应定期对漏电断路器进行参数校准，并对断路器参数进行记录分析，保证断路器动作灵敏可靠[7]。

(3)当供电线路发生漏电或触电等事故，且断路器未进行有效的动作保护时，必须对断路器进行检查，分析断路器保护失效原因，并及时进行更换。

(4)煤矿应每日对供电系统中的漏电断路器进行一次漏电保护试验，详细记录试验时间以及动作保护情况；每月对断路器进行就地按钮试验3次，远程试验2次[8]。

(5)漏电断路器必须由专职的技术人员进行安装、拆卸以及定期检修维护，断路器安装后应采取特殊保护措施，避免断路器受到水淋、挤压、腐蚀等，断路器安装地点必须挂牌明示。

3 结束语

2019年7月司马矿供电队对井下二采区供电系统进行了优化改进，并安装了DZ24L型漏电断路器，通过1年的实际应用来看，供电系统安装漏电断路器后有效地解决了传统供电系统供电效率差、电网烧毁、供电越级跳闸等技术难题，提高了煤矿供电系统的稳定性，避免了因供电系统故障导致供电设备烧毁等机电事故，保证了井下采掘施工安全高效开展，取得了显著成效。