煤礦電力系統中漏電檢測技術的探討

摘要:漏電保護、過流保護及保護接地一起統稱為煤礦電氣的“三大保護”。煤礦的漏電保護裝置是煤礦工人生命的保護神，我們要充分認識其重要性，堅持不懈地使用漏電保護裝置，確保煤礦用電安全。故在煤礦電力系統中增設漏電檢測設備是非常必要的，即在煤礦電力系統中增設漏電保護裝置。

關鍵詞:煤礦 電力系統 漏電檢測技術

0 引言

根據《煤礦安全規程》第434條規定:井下低壓饋電線上應裝設帶有漏電閉鎖的檢漏保護裝置或有選擇性的檢漏保護裝置，如果無此種裝置必須裝設自動切斷漏電饋電線的檢漏裝置。近幾年來，有些企業片面追求施工、生產進度，把漏電保護裝置甩掉不用甚至根本就不安裝漏電保護裝置。因此在施工、生產過程中因操作不當或因電網漏電而造成的人身觸電傷亡事故時有發生。漏電保護、過流保護及保護接地一起統稱為煤礦電氣的“三大保護”。煤礦的漏電保護裝置是煤礦工人生命的保護神，我們要充分認識其重要性，堅持不懈地使用漏電保護裝置，確保煤礦用電安全。故在煤礦電力系統中增設漏電檢測設備是非常必要的，即在煤礦電力系統中增設漏電保護裝置。

1 漏電保護器的現狀與應用

當電氣設備漏電時將呈現異常的電流或電壓信號，漏電保護器通過檢測、處理此異常電流或電壓信號，促使執行機構動作。根據故障電流動作的漏電保護器稱為電流型漏電保護器，根據故障電壓動作的漏電保護器稱為電壓型漏電保護器。由于電壓型漏電保護器結構復雜，受外界干擾動作特性穩定性差，制造成本高，現已基本淘汰。目前國內外漏電保護器的研究和應用均以電流型漏電保護器為主導地位。在我國制訂了國家標準《漏電電流動作保護器》(GB6829-86)，該標準對漏電保護器的特性、分類、工作條件和安裝條件、結構與性能要求、試驗方法、檢驗規則等方面作出了明確的規定。經過國內外多年的運行經驗表明，推廣使用漏電保護器，對防止觸電傷亡事故，避免因漏電而引起的火災事故，具有明顯的效果。

1.1 漏電保護器的構成 漏電保護器安裝在低壓電路中，當發生漏電和觸電且達到保護器所限定的動作電流值時，其立即在限定的時間內動作，自動斷開電源進行保護。漏電保護器可分為三部分:漏電電流檢測元件、中間放大環節、操作執行機構。①檢測元件:由零序互感器組成。交流電源的相線和中性線穿過高導磁率的環形鐵芯形成初級線圈，當發生觸電漏電或短路故障時，次級感應線圈可以檢測出毫安級的漏電電流，作為檢測信號輸出。②放大環節:將微弱的漏電信號放大，按裝置不同(放大部件可采用機械裝置或電子裝置)，構成電磁式保護器相電子式保護器。③執行機構:收到信號后，主開關由閉合位置轉換到斷開位置，從而切斷電源，使被保護電路脫離電網的跳閘部件。

1.2 漏電保護器的工作原理 三相線A，B，C和中性線N經保護開關和零序電流互感器后輸出至負載。在無觸電或漏電故障發生情況下，由基爾霍夫電流定律可知:電源三相線和中性線的瞬時電流大小相等、方向相反，矢量之和為零，即N=0。因此，它們在零序互感器鐵芯中所產生磁通相互抵消，即=0。所以，在正常情況下，零序電流互感器的感應線圈上沒有感應電壓。當有漏電和觸電發生時，相線和中線的瞬時電流大小不再相等，它們在零序電流互感器鐵芯中所產生的磁通不能完全抵消，即N≠0。由于零序電流互感中磁通量發生變化，次級感應線圈上便產生已感應電壓，進入中間環節，經集成電路放大處理后如果達到整定值;保護開關得電動作而立即切斷供電電源，達到觸電保護。綜上可知:這里使用的電流型漏電保護器就是基爾霍夫第一定律的應用:流人電路中任一節點的復電流代數和等于零，即: ∑I=0。

1.3 漏電保護器的分類及特性 漏電保護器可以按其動作方式、極數和線數、動作靈敏度、保護功能、結構特征、安裝方式、運行方式等分類。①按動作方式:電壓動作型和電流動作型;②按極數和線數:有單極二線、二極、二極三線等等。③按動作靈敏度:高靈敏度、中靈敏度、低靈敏度。④按動作時間:快速型、延時型、反時限型。⑤按脫扣方式不同分為電子式與電磁式兩類。⑥按保護功能和用途漏電保護繼電器、漏電保護開關和漏電保護插座。

1.4 漏電保護器的安裝位置 低壓供配電一般都采用分級配電。如果只在線路末端安裝漏電保護器，雖然發生漏電時，能斷開故障線路，但保護范圍小;同樣，若只在分支干線或干線安裝漏電保護器，雖然保護范圍大，如果某一用電設備漏電跳閘時，將造成整個系統全部停電，既影響無故障設備的正常運行，又不便查找事故，顯然這些保護方式都有不足之處。因此，應接線路和負載等不同要求，在低壓干線、分支線路和線路末端，分別安裝具有不同漏電動作特性的保護器，形成分級漏電保護網。

1.5 漏電保護器的安裝 漏電保護器安裝時必須嚴格區分中性線N和保護線PE。三極四線或四極式漏電保護器的中性線，不管其負荷側中性線是否使用都應將電源中性線接入保護器的輸入端。經過漏電保護器的中性線不得作為保護線，不得重復接地或接設備外露可導電部分;保護線不得接入漏電保護器。除應遵守常規的電氣設備安裝規程外，還應注意以下幾點:①漏電保護器的安裝應符合生產廠家產品說明書的要求。②標有電源側和負荷側的漏電保護器不得接反。如果接反，會導致電子式漏電保護器的脫扣線圈無法隨電源切斷而斷電，以致長時間通電而燒毀。③安裝漏電保護器不得拆除或放棄原有的安全防護措施，漏電保護器只能作為電氣安全防護系統中的附加保護措施。④安裝漏電保護器時，必須嚴格區分中性線和保護線。使用三極四線式和四極四線式漏電保護器時，中性線應接入漏電保護器。經過漏電保護器的中性線不得作為保護線。⑤工作零線不得在漏電保護器負荷側重復接地，否則漏電保護器不能正常工作。⑥采用漏電保護器的支路，其工作零線只能作為本回路的零線，禁止與其他回路工作零線相連，其他線路或設備也不能借用已采用漏電保護器后的線路或設備的工作零線。⑦安裝完成后，要按照《建筑電氣工程施工質量驗收規范(GB50303-2002)3.1.6條款，即“動力和照明工程的漏電保護器應做模擬動作試驗”的要求，對完工的漏電保護器進行試驗，以保證其靈敏度和可靠性。試驗時可操作試驗按鈕三次，帶負荷分合三次，確認動作正確無誤，方可正式投入使用。

2 礦井低壓電網選擇性漏電保護裝置

2.1 低壓電網漏電保護原理 我國煤礦井下為低壓電網的中性點全部為中性點不接地方式，基本分為總自動饋電開關，分支饋電開關和磁力啟動器三級，通常選擇性漏電保護裝置設在總饋電開關和分支饋電開關兩處，而磁力啟動器一般僅設漏電閉鎖，亦即采用二級選擇性漏電保護系統。為保證選擇性，上、下級漏電保護裝置之間通過延時來實現動作的選擇性，橫向選擇性多采用零序功率方向保護原理來實現，但總自動饋電開關處的漏電保護裝置上采用附加直流的保護原理。

2.2 漏電保護系統 為了提高數據處理能力，縮短保護的動作時間，選用數字信號處理器DSP作為整個系統的數據處理核心。①DSP系統主要由CT/PT信號調理板、DSP運算處理板、繼電器輸出板和母板組成。②人機交互系統由一塊液晶顯示屏、按鍵、系統運行狀態燈組成。③系統軟件主要分為初始化程序、中斷程序和數據處理程序三大部分。

煤礦井下低壓電網選擇性漏電保護裝置既大大改善了原有漏電保護裝置的性能，有穩定的漏電動作值，又能實現電網橫向選擇性漏電保護和縱向漏電保護。該裝置增強了保護的靈活性和快速性，建立了良好的人機交互界面，提高了維護人員判斷故障和排除故障的效率。現場運行證明，該系統的可靠、快速實現選擇性漏電保護，解決了煤礦井下作業的人身觸電安全問題。

3 結束語

在目前運行中的礦井中，大量使用了剩余電流動作漏電保護器，幾年過去了，事實證明，漏電保護器損壞、人為解除運行現象非常嚴重。用電損耗問題，安全用電問題仍然嚴峻。糾其原因是多方面的，但直接原因是漏電保護器的頻動、拒動，嚴重影響了正常用電，使管、用電人員對漏電保護器失去信心，甚至放棄。礦井配電安全關系到人身安全、設備安全。今后漏電保護器的發展應該是技術先進、性能可靠、質量合格、功能齊全。要想真正做到安全用電，就必須以預防為主，從根源上消除用電隱患。因此，在煤礦的生產管理中樹立安全用電的意識，學習安全用電知識，提高工作人員素質;建立完善的工作制度并嚴格遵守操作規程;定期檢查設備絕緣老化;可靠的接地和接零保護;有效的靜電防護和雷電防護技術是任重而道遠的。