煤礦井下漏電保護技術的應用

鞠政廷

摘要：煤礦井下的工作環境是空間小、濕度大、施工條件差，供電電纜的漏電故障不斷發生。針對煤礦井下特殊的環境狀態，文章分析了漏電保護產生的原因及危害，探討了主要的漏電保護方式，由此提出了一些運用在煤礦井下的漏電保護措施，供業內人士參考。

關鍵詞：煤礦井下；漏電保護；環境狀態

中圖分類號：TD68 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）15-0118-02

煤礦井下的工作環境是空間小、濕度大、施工條件差，盡管采用了屏蔽電纜、安裝接地保護裝置等一些漏電保護措施，但是供電電纜的漏電故障還是不斷發生，嚴重威脅了工作人員的人身安全，這就要求我們必須認清礦井漏電的危害以及進行漏電保護的重要意義。所以，文中探討煤礦井下漏電保護技術的應用，這對提高煤礦生產的安全性具有現實意義。

1 煤礦井下產生漏電的原因及危害

1.1 漏電原因分析

產生井下漏電主要是由于電網的絕緣性質下降，使得絕緣電阻減小所引起的。具體可以分為以下五個方面：

（1）輸電電纜或電氣設備過載運行時間太長，使得它們外表面的絕緣介質老化，引起漏電。

（2）對輸電電纜或電氣設備操作使用不當，或者維修不夠專業，都能帶來漏電故障。例如：電氣設備搬動過程中一直不斷電；操作不當引起的弧光接地；接線技術不合格或是導線絕緣損壞；維修不當使得主回路與外殼之間的安全空隙變小等等。

（3）輸電電纜或電氣設備長時間處于井下潮濕環境中不用，沒能定期地檢修或干燥維護，造成電纜或設備絕緣性變差，造成漏電。

（4）電機或開關裝置一直工作在潮濕或有水環境下，絕緣就會變差，引起漏電。

（5）輸電電纜或電氣設備的連接問題，如果連接接頭不牢靠、接線壓緊不實、喇叭口封嚴不足等等問題，就會造成運行中接頭脫落搭接外殼或是接頭過熱把絕緣燒毀，引起漏電。

1.2 漏電的危害

煤礦井下漏電危害主要表現為：

（1）首先輸電電纜和電氣設備漏電直接威脅到的就是工作人員的人身安全。

（2）設備或電纜中產生的漏電電流會在絕緣受損處發出很大的熱量，加大惡化了絕緣損害部位，能夠引燃非阻燃性介質，造成井下火災，如果井下是高瓦斯或煤塵環境，達到它們的爆炸極限，就引發礦井爆炸

事故。

（3）如果是在電雷管引線處發生漏電，漏電電流會引發電雷管爆炸。

（4）漏電故障還是引發電氣設備運行故障的主要原因，在供電系統出現單相接地漏電時，另外兩相的對地電壓升高很多，使得電氣設備承受超極限的電壓，引發電氣設備運行故障。

2 漏電保護的分類

2.1 附加電源直流檢測式漏電保護

把一個直流電源安裝在輸電網與大地之間，檢測三相線路對地絕緣電阻中流過的直流電流，通過查看電流的變化就可以實現附加電源直流檢測式漏電保護工作。該保護形式的優點表現為：可以進行全方位保護，參數整定工作簡單，數值不變；可以實現電容的電流補償，大大減小漏電電流，使得人身觸電電流降低。其缺點則為：保護廣泛，故障出現時，無選擇地發生大范圍停電；電容電流的補償以及電感值整定后都不可變化，降低了保護的性能；保護動作緩慢，時間能長達0.2秒，給電容補償帶來困難。

2.2 零序電流方向式漏電保護

通過檢測線路中的零序電流值（也可以檢測零序電壓值）來確定有沒有漏電發生，然后根據零序電流與零序電壓之間的相位差確定漏電支路，最后選擇性地實現保護動作，斷掉故障支路供電電源。該保護形式的優點表現為：橫向選擇保護能力較強，保護停電范圍小，結構簡單易于操作。故障保護動作比附加電源直流檢測式保護稍有加快。缺點在出現對稱性漏電故障時，漏電保護作用無效，出現保護死區；而且無法設計安裝電容電流補償電路，這樣產生的漏電電流會很大，人身觸電時的電流隨之也會很大，安全性能不高。

2.3 旁路接地式漏電保護

該方法需要設置專門的選相電路來確定故障相，還需要設置一個執行電路來把故障相短接到預先設置好的接地極上，然后開關跳閘，切斷故障相支路的供電電源。該保護形式的優點為：切斷電源后，電動機產生的反饋電動勢以及電容存儲的電能經由旁路消耗掉，所以安全性能較高，人身觸電可能降低。而其缺點有：只能對人身觸電和單相漏電故障進行保護，電路設置復雜，還需帶有互鎖電路，使用的元件要有很高的可靠性。

2.4 自動復電式漏電保護

就是在井下供電系統中運用地面供電系統的自動重合閘技術。它的優點表現為：采用的保護是直流檢測式，不會出現保護死區；把一個重合閘的真空饋電開關設置為總動作開關，以實現保護動作的快速性；漏電保護可以橫向選擇，采用漏電閉鎖和自動復電來實現，電路設計要求簡單易于實現，保護停電范圍和時間可以降到很小。該方法的缺點有：漏電故障出現，供電系統全范圍停電，需要等待幾秒之后系統才能自動復電，所以系統中一些不允許上電自啟動的設備不適合該保護方式，總開關采用重合閘真空饋電開關，再把重合閘裝置安裝到每個開關上，才能使用該保護，由此就會增加很多資金成本，使設備以及運行維護費用和難度增加。

通過分析以上四種保護形式，在選擇漏電保護系統時，要綜合運用它們的優點，直流檢測式具有全面保護性，旁路接地式具有很高安全性，方向保護式具有較強橫向選擇性，自動復電式具有豐富的實用性等等這些優點，都值得我們學習使用，以設置合理有效的煤礦井下漏電保護裝置。

3 煤礦井下漏電保護技術的應用

在國內，從20世紀50年代開始，煤礦井下就已經開始把漏電保護技術應用到供電系統中，發展到今天保護體系已經具備了漏電保護的選擇性和無選擇性、漏電保護的閉鎖等等技術。煤礦井下供電網絡的三大保護系統中就包含有漏電保護（其他兩種是保護接地和過流保護），可以有效地防護人身觸電危害。

煤礦井下供電系統中使用漏電保護技術，對防止各種漏電危害是非常有價值的。在礦井中采用的漏電防護措施主要有：

（1）在高壓輸電線路上，采用漏電保護措施是設置安裝有選擇性的漏電保護裝置或是利用零序電流和零序電壓的保護裝置；在低壓輸電線路設置安裝具有選擇性的漏電保護裝置或是檢漏保護器。

（2）對礦井下的電氣設備定期做好檢查維護工作，合理管理設備的運行，對于工作時有毛病的以及性能不達標的設備，及時換新。

（3）電氣元件封閉問題要實施好，比如說要把輸電導線或電纜的接頭封閉到絕緣外殼中，這樣可以杜絕人員觸電事故的根源。

（4）對于人員接觸比較多以及觸電事故多發的設備，盡量進行低壓供電，例如電氣控制柜、照明設備、電鉆等。

4 結語

綜上所述，我們看出漏電故障在煤礦井下系統中產生的危害是需要重視的，必須要分析清楚漏電故障的原因，針對漏電故障的特點，結合幾種主要的漏電保護方法，選擇設置合理的漏電保護。文中根據煤礦井下特殊的環境，提出了一些井下漏電保護措施，望能夠提高煤礦安全性。

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