漏電斷路器在煤礦供電系統(tǒng)中的應用

申光玉

(潞安化工集團 司馬煤業(yè)有限公司，山西 長治 046000)

0 引言

潞安化工集團司馬煤業(yè)有限公司二采區(qū)變電所內(nèi)共計安裝高壓隔爆開關18臺、1 140 V移動變電站2臺，660 V移動變電站2臺；二采區(qū)變電所供電設備主要對二采區(qū)所有采掘工作面進行供電。

但是在實際供電中發(fā)現(xiàn)，由于二采區(qū)服務年限長，工作面布置數(shù)量多，導致供電區(qū)域廣，供電系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重老化現(xiàn)象，經(jīng)常出現(xiàn)供電暹羅燒毀、供電越級跳閘等事故，不僅影響著采掘工作面的高效施工，而且威脅著煤礦安全生產(chǎn)。根據(jù)供電隊統(tǒng)計分析，2020年全年二采區(qū)因供電系統(tǒng)故障，發(fā)生火災事故1次，高壓開關燒毀3臺，移動變壓器燒毀1臺，造成煤礦經(jīng)濟損失達150余萬元，嚴重威脅著煤礦安全生產(chǎn)。為此，供電隊通過技術(shù)研究，決定對原供電系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，在系統(tǒng)中安裝了一套DZ24L型漏電斷路器。

1 漏電斷路器分類及主要作用

1.1 漏電斷路器分類

礦用供電系統(tǒng)中漏電斷路器具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、故障率低、動作靈敏可靠等優(yōu)點。根據(jù)斷路器工作原理可將其分為電流漏電斷路器、電壓漏電斷路器和交流脈沖漏電斷路器三種類型[1]。但是通過實際應用發(fā)現(xiàn)，交流脈沖漏電斷路器受供電線路三相不平衡影響較大，動作靈敏度高，經(jīng)常出現(xiàn)跳閘斷電現(xiàn)象，無法保證穩(wěn)定供電；電壓漏電斷路器無法對每個供電線路供電電壓進行有效監(jiān)測，實用性相對較低，煤礦應用較少；電流漏電斷路器可以對煤礦井下各個供電線路的供電負荷、漏電、短路、斷相等故障進行實時監(jiān)測，具有動作保護速度快、精度高且具有分層保護等功能。圖1為司馬礦二采區(qū)變電所采用的DZ24L型電流漏電斷路器。

圖1 供電系統(tǒng)電流漏電斷路器分層保護示意圖

1.2 漏電斷路器作用

漏電斷路器具有以下作用：

(1)漏電保護作用。漏電斷路器檢測到供電線路出現(xiàn)漏電、短路、過載等現(xiàn)象時，可立即切斷供電電源，起到保護作用；在供電過程中一旦出現(xiàn)人員觸碰到漏電線路時，為了保證人員安全，降低流經(jīng)人員身體的電流值，斷路漏電保護器會及時將電流導向大地[2]，形成接地；由于在人員觸電過程中，觸電時間越短對人員傷害越小，因此漏電斷路器動作保護時間為0.3 s。

(2)避免供電事故發(fā)生。漏電斷路器具有快速切斷供電電源功能，當供電系統(tǒng)出現(xiàn)漏電故障時該裝置能夠及時切斷電源保護供電設備，降低供電設備燒毀率，大大提高了供電系統(tǒng)穩(wěn)定性[3]，提高了供電設備如高壓開關、移動變壓器等使用壽命，防止事故范圍擴大。

1.3 斷路器剩余動作電流值確定

1.3.1 確定原則

為了提高漏電斷路器動作保護效果，降低裝置在使用過程中的故障率，漏電斷路器動作電流設定值必須滿足以下幾方面要求：①漏電斷路器斷電動作電流應小于負荷設備漏電電流值；②漏電斷路器應該能夠調(diào)校動作保護數(shù)值，一般設定三個擋位[4](即100 mA低位擋、200 mA中位擋和300 mA高位擋)；③對于潮濕環(huán)境下的供電設備以及可移動式供電設備安裝的漏電斷路器，漏電動作保護值應小于30 mA。

1.3.2 動作電流值計算

漏電斷路器動作電流應根據(jù)供電系統(tǒng)漏電電流大小進行確定，但是在實際供電系統(tǒng)中漏電電流計算相對復雜，所以斷路器動作電流可根據(jù)以下公式進行相應計算：

IΔM≤Ih/1 000.

(1)

IΔM≤Ih/2 000.

(2)

其中：IΔM為漏電斷路器動作保護電流值；Ih為電路中最大電流。當供電線路為三線制或四線制電路時采用公式(1)；當供電線路為普通單相照明線路時采用公式(2)。

2 漏電斷路器安裝維護注意事項

2.1 安裝注意事項

(1)漏電斷路器雖然可以對供電線路漏電時起到斷電保護作用，但是斷路器本身不具有漏電保護功能，所以在供電過程中嚴禁人員觸摸漏電斷路器[5]。

(2)礦用漏電斷路器必須符合國家標準，斷路器在使用前必須進行嚴格檢查，保證斷路器內(nèi)各配件齊全；斷路器必須由專職的技術(shù)人員進行安裝，安裝過程中各接線端子接線標準必須符合設計要求，斷路器安裝后必須進行斷電試驗。

(3)在斷路器安裝前應將斷路器端頭的鋼帶拆除，并采用絕緣片對中性電纜進行包裹，確保電纜包裹后完好無損，對斷路器進行中線電纜安裝時必須安裝準確，避免出現(xiàn)多次連接現(xiàn)象[6]。

(4)為了確保斷路器對供電線路起到有效的保護作用，斷路器使用前必須進行動作特性試驗，安裝時保證斷路器與地面高度不低于1.5 m，且保證斷路器與負荷供電設備電源連接。

(5)若斷路器安裝在電纜芯線上時，必須保證電纜芯線的截流面積，正常情況下截流面積應大于主線的52%以上。

2.2 檢修維護注意事項

(1)斷路器在漏電保護過程中經(jīng)常出現(xiàn)跳閘、合閘現(xiàn)象，從而導致裝置內(nèi)部電源模塊和內(nèi)部線路燒毀現(xiàn)象嚴重，所以檢修人員應定期對裝置內(nèi)部配件進行檢查，發(fā)生配件損壞時必須及時更換。

(2)檢修人員應定期對漏電斷路器進行參數(shù)校準，并對斷路器參數(shù)進行記錄分析，保證斷路器動作靈敏可靠[7]。

(3)當供電線路發(fā)生漏電或觸電等事故，且斷路器未進行有效的動作保護時，必須對斷路器進行檢查，分析斷路器保護失效原因，并及時進行更換。

(4)煤礦應每日對供電系統(tǒng)中的漏電斷路器進行一次漏電保護試驗，詳細記錄試驗時間以及動作保護情況；每月對斷路器進行就地按鈕試驗3次，遠程試驗2次[8]。

(5)漏電斷路器必須由專職的技術(shù)人員進行安裝、拆卸以及定期檢修維護，斷路器安裝后應采取特殊保護措施，避免斷路器受到水淋、擠壓、腐蝕等，斷路器安裝地點必須掛牌明示。

3 結(jié)束語

2019年7月司馬礦供電隊對井下二采區(qū)供電系統(tǒng)進行了優(yōu)化改進，并安裝了DZ24L型漏電斷路器，通過1年的實際應用來看，供電系統(tǒng)安裝漏電斷路器后有效地解決了傳統(tǒng)供電系統(tǒng)供電效率差、電網(wǎng)燒毀、供電越級跳閘等技術(shù)難題，提高了煤礦供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免了因供電系統(tǒng)故障導致供電設備燒毀等機電事故，保證了井下采掘施工安全高效開展，取得了顯著成效。