選擇性漏電保護在煤礦井下供電系統中的應用

李　洋

（江蘇省礦業工程集團有限公司，江蘇　徐州　221000）

選擇性漏電保護在煤礦井下供電系統中的應用

李洋

（江蘇省礦業工程集團有限公司，江蘇徐州221000）

摘要：對于煤礦企業來說，煤礦井下出現的低壓電網的漏電常常會導致礦井出現由瓦斯或者是走電引起的火災或者是爆炸。特別是在極為狹窄的礦井里面，這樣的異常情況必然會導致嚴重的人員傷亡。近幾年來，我國的煤礦災害有一部分就是由于礦井的電路裝置出現問題導致的。本文重點分析了煤礦井下供電系統漏電原因，重點闡述選擇性漏電保護在中性點接地中的應用和選擇性漏電保護在煤礦井下供電系統中的應用。

關鍵詞：煤礦；選擇性漏電保護；井下；供電系統

0　引言

隨著科學技術的不斷發展，煤礦技術人員的不斷努力，煤礦井下供電系統選擇性漏電保護問題已經提入研究日程，通過煤礦技術人員的不斷探索發現應用先進的漏電保護技術，采取切實可行的漏電保護措施有利于保護煤礦企業的安全生產。特別是采用先進的漏電保護裝置，更有利于促進煤礦企業的和諧發展。要想進一步提高漏電保護裝置的保護水平，有效地提高礦井的供電系統的保護水平，就需要詳細了解煤礦井下低壓電網的選擇性漏電保護有關的問題，并采取切實可行措施加以處理，確保煤礦企業的和諧健康發展。

1　煤礦井下供電系統漏電原因分析

煤礦井下供電系統是保證電力平穩供給、設備正常運行的保障基礎，也是目前存在安全隱患最多的部位。根據現有研究資料分析顯示，當供電系統出現故障時，供電設備沒有重復接地是造成其漏電的重要原因。其漏電成因如圖1所示。

圖1　煤礦井下供電系統漏電成因示意圖

從圖1可知，當煤礦井下供電設備出現故障時，零序電流I0所顯示的數值應該為0，但是實際工作中經常會出現供電設備互感器TA一側零序電流I0依然會顯示數值的現象。如果此時供電設備接地，那么此時在接地電阻R01=4Ω、人體電阻Rr=1000Ω、電源相電壓Up=220V情況下，人體漏電電流以及電壓數值分別為0.22A和219V。如果煤礦井下工作人員與接地電阻出現并聯情況時，就會導致人體漏電電流以及電壓數值與安全數值相比減小了1/2，從而造成該供電系統出現漏電。

2　選擇性漏電保護在中性點接地中的應用

選擇性漏電保護主要是為了實現煤礦井下供電系統出現故障時，電路能夠根據預先設定的程序來自主選擇安全可靠的供電線路來進行運行，實現供電系統平穩安全運行的目的。我國煤礦企業井下供電系統一般選擇中性點不接地或者中性點經消弧線圈接地方式來防止整個供電系統發生漏電電流，從而降低煤礦企業煤炭資源開采過程中所面對的風險系數。中性點不接地系統可以采用現有漏電保護裝置來實現防漏電目的，技術已經成熟，因此，本次研究所選取的選擇性漏電保護主要是以中性點經消弧線圈接地方式來作為研究對象，分析該接地方式如何使用選擇性漏電保護裝置來提高生產安全性。之所以中性點經消弧線圈接地方式不能采取現有選擇性漏電保護裝置進行應用，其主要原因就在于弧線圈感性電流值補償了單相接地故障時的容性電流，在此種情況下，煤礦井下供電系統漏電電流值將會明顯低于非故障線路的電流值，同時其過補償時電流方向與非故障電流方向相吻合，從而干擾了現有選擇性漏電保護裝置的正常運轉，使之無法起到防止供電系統漏電的目的。現有科學技術水平下，中性點經消弧線圈接地方式所采取的選擇性漏電保護應用主要是從以下兩方面來進行：

（1）相位選擇。漏電保護應用必須確定其要保護的供電系統相位，同時還需要明確整個供電線路中哪幾條線路電流較大，繼而確定漏電保護對象及排序。其主要檢測及應用手段為諧波電流采樣方法。（2）故障線路的選擇。應用5次諧波電流采樣排序來明確故障線路最大漏電電流值，同時選擇性漏電保護要想實現選擇性，就需要將電流采樣設置成與非故障線路相反方向。

3　選擇性漏電保護在煤礦井下供電系統中的應用分析

3.1漏電保護動作參數選擇

煤礦井下供電系統采用的是三相供電方式，其最明顯的特點就在于相位與電壓之間不具有影響關系。而導致供電系統出現故障的原因在于長期單相接地故障會使得另外一相也接地而出現兩相短路，由此也會殃及到沒有出現問題的線路，從而造成系統癱瘓、無法正常運轉。

根據現有故障電流推導公式：零序電壓計算公式：

根據上述公式提供的參數，按照《礦井6kV電網漏電安全及接地檢漏保護裝置整定使用細則》之相關規定，煤礦井下供電設備電網電容＞4μF時，由此需要的最小啟動電流要大一些，而最小啟動電壓則選擇小的數值。

3.2選擇性漏電保護整定要求

（1）地面變電所、中央變電所、井下盤區變電所、煤礦井下供電系統進出線開關只投零序Ⅱ（零序電流限時速斷保護）及Ⅲ（零序告警）段。（2）煤礦井下各種直接負荷如：采掘工作面、硅整流變壓器、主排水泵、瓦斯抽放泵站等只投零序I段（零序電流速斷保護）和零序III段（零序告警）保護。

4　結論

綜上所述，當煤礦企業的電網出現漏電故障時，選擇性漏電保護程序就會自動發送故障信號或者是及時地切斷故障支路電源，這樣就能夠適時地阻止故障的發生，從而保證煤礦企業供電的穩定性。所以說，選擇性漏斷保護是煤礦井下供電系統正常運轉的重要保障基礎，對其應用設計進行研究不僅能夠為煤礦企業安全生產提供幫助，也能豐富現有研究內容，具有較高的研究及應用價值。希望通過本次研究工作能夠為煤礦井下供電系統安全平穩運轉提供幫助。

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