漏電保護器在煤礦井下安全供電中的作用

孔靈潔

漏電保護器在煤礦井下安全供電中的作用

孔靈潔

煤礦井下環境特殊，如空氣相對濕度大，環境溫度高，施工條件差，影響煤礦井下安全供用電。針對井下供電系統中發生漏電的原因，漏電的危害，提出了預防漏電的措施。

煤礦開采；煤礦井下電網；漏電保護

漏電保護是保證煤礦井下供電安全運行的三大保護 (接地、過流、漏電） 之一。根據《煤礦安全規程》：由采區變電所，移動變電站，配電點引出的饋電線必須有檢漏裝置。選擇性的漏電保護裝置可保證漏電發生時自動切斷漏電饋電線路。煤礦井下環境特殊，如空氣相對濕度較大，環境溫度高，施工條件差，排風散熱差等，必須做好井下漏電保護，保障煤礦安全供電。

1 煤礦井下漏電的原因

①井下檢修人員對電纜、開關等電氣設備的檢修維護不到位，或其操作使用不當造成漏電。

②井下空氣潮濕，電纜受潮，絕緣降低；電纜敷設條件差，有些電纜拐彎彎曲半徑小于規定值，使外皮出現皸裂，鎧裝被破壞；運行中的電纜被盤成圓型或盤成“8”字或S形狀，渦流使電纜發熱，絕緣性能明顯降低，發生漏電。

③設備維修時，停、送電沒設專人進行可靠聯系，發生操作失誤；或帶電作業，造成人身觸及一相而漏電；或帶負荷操作開關，產生弧光放電，造成一相接地漏電；或電氣設備內部改動或維修時有螺絲等遺留物，造成某一相碰殼而發生漏電。

④電氣產品質量有缺陷，在運行時被擊穿發生漏電。

⑤電氣設備容量、電纜載流量選擇不合適，造成長期過載而發熱，易發生漏電。

⑥電纜與設備在連接時，由于接線嘴壓板不緊，接頭在運行中受熱產生松脫而碰殼，發生漏電。

⑦有些電纜頻繁彎曲移動，使電纜部分芯線折斷，刺破電纜絕緣層和接地芯線接觸而發生漏電。

2 煤礦井下電網漏電的危害

①燒毀電氣設備。由于電纜設備漏電，且漏電量小，短時其值未達到短路保護裝置動作的電流值，短路保護裝置就不動作。如果長時間有漏電電流通過絕緣損壞處，可使井下場所的可燃燒物質（如橡套電纜、護套線等）著火，易燒毀電氣設備。

②引起瓦斯煤塵爆炸。電氣設備（電動機、開關等）一相絕緣損壞而碰殼，漏電電流將通過外殼流入地表形成回路，此時一旦斷開漏電電路（如設備外殼離地），將在斷開處產生電火花，明火有可能引起煤塵燃燒、瓦斯爆炸。

③超前引爆電雷管。電網漏電，由于井下地面高低不平，漏電電流在其通過的路徑上產生電位差。漏電電流越大，電位差越大。如果電雷管兩端引爆線與漏電電路上具有一定電位差的兩點相接觸，就可能引起電雷管超前引爆。

④傷害人身。電氣設備因絕緣損壞使外殼帶電，如果人體工作時接觸此設備外殼，易導致人身觸電事故。

3 漏電保護的作用

①電網對地絕緣電阻低于安全值時，漏電保護開關能迅速、可靠動作切斷電源，減少人身觸電事故及瓦斯、煤塵爆炸發生。煤礦井下規定的人身觸電安全電流為30 mA以下。如果電網絕緣電阻值下降，當人身觸電電流達到30 mA時，漏電繼電器立即動作。

②電網發生漏電或人身觸電時，漏電保護裝置迅速自動斷開總饋電開關，保障人身安全。

③漏電保護裝置能對電網電容電流進行補償，減少漏電電流。電容電流的補償，可在電網的中性點與大地間增設感性支路。通過調整電感量，使電感電流與電容電流平衡互相抵消。構成附加直流檢測式漏電保護。圖1是其附加直流源電路，其中附加直流電源的檢測為：直流電源正端，

圖1 附加直流源電路

4 漏電保護裝置的分類

目前煤礦井下電氣漏電保護裝置常用的有3種：附加直流電源、零序電流法方向型、零序電壓。從保護方式可分為：選擇性漏電保護、漏電閉鎖、漏電保護。

為防止人身觸電或漏電所造成的各種傷害，井下用電不僅須裝設漏電保護裝置，還須正確選用電氣設備規格、型號，采用中性點絕緣的供電系統、保護接地等措施。

通過對常用漏電保護的使用，筆者認為，附加直流源的檢測方法無選擇性，其缺點是不易尋找故障點，而且會導致整個工作面停電，而零序功率選擇性漏電保護方法則克服了這一缺點。在總開關上使用時，如果干路發生漏電故障，則整個工作面都停電；如果在分開關上裝設，當供電支路上有漏電故障時，就只該支路停電，其他支路仍正常工作。

5 漏電保護器的檢測及保護原理

以兩分支的電網系統為例探討漏電保護器的檢測、保護原理。

Rs，大地，三相電網，電網絕緣電阻，三相電抗器、

R、直流電源的負端。

系統中的檢測電流I：

式中：RL——三相電抗器每相線圈的直流電阻；

RE——接地電阻；

r∑——三相電網對地總絕緣電阻，r∑=r/3。

實際上，式 (1)中僅r∑為變量，因此檢測電流I就可反映電網的絕緣情況。

取樣電阻上的電壓為：

三相電網對地的總絕緣電阻：

電網正常運行時，根據式 (3)即可連續監測電網絕緣電阻。利用附加直流電源實現漏電保護，裝置不具備選擇性，當電網中發生漏電故障時，該裝置都會無選擇性地動作。

5.1 附加直流源的漏電檢測

5.2 零序功率選擇性漏電保護原理

電網發生漏電故障，最容易檢測到的是電網各相對地絕緣電阻的降低。因為，在三相電網，附加一個獨立的直流電源，使它作用于三相電網與大地之間，在三相對地的絕緣電阻上，將有直流電流通過。所以，能有效檢測到該電流大小的變化，就能反應出電網對地絕緣電阻的變化；能有效檢測該電流，就可以

零序功率選擇性漏電保護是利用零序電壓與零序電流的相位判別原理來實現的。當電網某一相發生漏電時，故障支路的零序電流與非故障支路的零序電流相位相反，故障支路零序電流滯后于零序電壓90°，而非故障支路零序電流則超前于零序電壓90°，相位圖見第44頁圖2。

6 防漏電措施

①通過人為改善電氣設備作業環境，加強管理，防止電纜受擠壓、碰撞、過度彎曲、刺傷、劃傷、折斷等機械損傷；

②各種電路導線連接要牢固，無毛刺、松脫現象；

③維修電氣設備時要嚴格按煤礦井下電氣操作規程操作；

④井下用電設備須設置可靠的保護接地裝置；

⑤采用電感、電容特性對電網對地電容電流進行補償；

⑥加強管理力度，提高產品質量，按規定定期對電氣設備、電纜進行電氣絕緣性能測試；

⑦避免電氣設備和電纜長期過負荷、違章運行。

7 煤礦井下漏電保護裝置現狀

主要有帶漏電閉鎖的檢漏繼電器JJKB30型、JY82型、JL82型檢漏繼電器，和選擇性漏電保護裝置（如KXL-1型、8SG1100型）。

因為JJKB30型饋電開關與帶漏電閉鎖的檢漏繼電器配合使用才能發揮漏電檢測的作用，因此其使用有局限性。JL82型檢漏繼電器沒有選擇性，沒有漏電閉鎖裝置。

JL82型檢漏繼電器在三相主電路中沒有過流保護。目前在JL82型檢漏繼電器中，主要采用的是人為在中性點電網接入電感、電容電流補償技術，即通過補償漏電點電容性電流平衡漏電電流值，但是這一技術的缺陷就是很難實現選擇性漏電保護。

人為接地分流技術與選擇性漏電保護技術相配合，既可保證人身安全，又可解決漏電故障的選擇性問題。因此，帶有人為接地分流技術的選擇性漏電保護將是將來漏電保護的發展方向。

Function of Residual Current Operated Protective Devices in the Safe Power Supply of Coal Mine

Kong Lingjie

The underground environment of mines is very special,such as high relative humidity,high temperature,poor constructing conditions，which affect the safe power supply of coal mine.Aiming at the reasons and harms of leakage current in the power supply system of coal mine,the article proposes measures to prevent leakage current.

coal mining;underground power grid;leakage current protection

TM77

B

1000-4866（2012）01-0042-03

孔靈潔，女，畢業于太原理工大學（機械工程及自動化專業），現在大同煤礦集團平旺物業管理公司工作，工程師。

2012－01－05

2012－01－19