煤礦井下低壓供電系統漏電故障分析與解決方案

李凱

摘 要：漏電保護是煤礦井下供電的不可缺少的內容，它與煤礦井下作業的生產安全具有密切的關聯，如果煤礦井下低壓供電系統出現漏電故障現象，則極容易引發煤礦井下火災事故、瓦斯爆炸、雷管預先引爆等，對于煤礦井下作業人員帶來不可估量的威脅和損失。為此，我們要重點探討煤礦井下低壓供電系統的漏電故障，了解其故障出現的原因，并提出相應的解決對策和方案。

關鍵詞：煤礦；井下；低壓供電系統；漏電故障；分析；解決

中圖分類號： TD611 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）05-184-2

0 引言

煤礦井下低壓供電系統是實現安全生產的重要裝置和系統，它的防爆性能、絕緣性能、綜合保護性能需要與現場實際相契合，以充分保障煤礦井下作業人員的生命安全免遭威脅。然而，在實際煤礦井下低壓供電系統的裝置和設備中，卻由于多種因素的影響，而使其存在漏電故障的現象，致使引發火災、瓦斯爆炸等惡性事故，需要我們密切關注，并提出有效的解決方案和對策。

1 煤礦井下供電系統漏電保護原理及方式分析

在煤礦井下的接近密閉的生產現場，由于瓦斯和煤塵無法從出口逸出，致使它們在觸碰到低壓電網漏電時，就會產生電火花，而對生產作業人員造成安全威脅。因而，漏電保護器具有重要的現實作用和功能，它可以隨時檢查檢漏繼電器的阻抗，實時監測繼電器的數值變化狀態，并以電阻值為依據，進行電網的自動調節。漏電保護器還可以在出現電網對地絕緣阻值降到設定動作值的情況下，進行自動觸發，從而切斷電源供應，避免危險的擴大。同時，漏電保護器還可以在人體觸及電網的情況下，補償人體電容電流的方式，消減人體觸電電流，使其達到最低化，從而提升人體的安全系數。

低壓供電系統開關的漏電保護動作原理主要是基于基爾霍夫電流定律，它的低壓饋電總開關是采用附加直流電源檢測式漏電保護的方式，輸出直流電壓U（+36V），正極接地，負極則經過零序電抗器EK、三相電抗器SK到三相電網，直流電流則通過電網對地絕緣電阻R，形成通路。在這種智能綜合保護的作用條件下，電容C2用于實現對直流的隔絕，由于它的電容值較大，可以實時地監測線路的絕緣狀態，一旦線路絕緣低于規定值時，就可以判斷線路出現漏電事故，總開關即可以實施漏電閉鎖，使開關不能饋出電能，從而保障人體安全。如表1所示：

低壓供電系統開關的漏電保護動作方式為：零序電流式漏電保護。主要是利用電網的三相電壓對稱、三相負載相同、三相電流的矢量和為零、電流互感器兩側沒有電流和電壓的特點，實現對電流互感器二次側的電流大小監測，從而發現其是否存在漏電現象。如果低壓供電系統出現漏電故障現象，三相電壓不對稱、零序電流也不會為零，這時，智能綜合保護系統就可以通過其內部的閉鎖動作，切斷故障線路，在顯示故障信息的同時，實現對人身的安全保護。

2 煤礦井下低壓供電系統漏電故障的排查分析

煤礦井下惡劣的工作環境存在不可避免的安全隱患，對于煤礦井下低壓供電系統而言，也不可避免地存在漏電故障，威脅人體的安全。如果發現漏電故障，首要的排查方法是要觀察低壓供電線路的絕緣值，如果低于22kΩ為絕緣閉鎖，需要拆除故障線路，拆除之后如果開關顯示大于1MΩ，則低壓供電系統送電，送電后沒有出現異常狀態，則可以判斷故障原因不是開關的故障問題，而是供電線路或者以下的各臺設備造成的。

如果在使用低壓搖表搖測故障線路的絕緣值的過程中，有一相絕緣值較低，則判定其故障原因為單相接地。對于其故障點的查找，可以從電纜接頭、電纜施工或者受到外傷的地點入手，仔細觀察電纜是否有破損、擠壓或燒黑的現象，如果存在這些現象，說明故障線路需要加以處理，要將其進行冷補之后，再搖測其絕緣值，若搖測的絕緣值大于200kΩ，則說明故障點已經處理成功。如果沒有查找到電纜部位的故障點，則可以采用萬用表測量芯線對地電阻的方法，實現對故障點的查找，然而這種方法的缺陷在于：若故障點沒有直接接地，而只是在帶電的狀態下絕緣擊穿，即使運用萬用表所測得的電阻很大，然而仍舊無法判定出故障點。因而，可以采用更為有效的故障排查方法：電纜故障分析儀排查法，實現對故障點的排查，并且還要有必需的專項安全舉措。

3 煤礦井下低壓供電系統漏電保護裝置原理及故障解決分析

3.1 煤礦井下低壓供電系統漏電保護裝置的原理

3.1.1 附加電源直流檢測式漏電保護

這種保護方式較為全面，動作無死區，可以實現對整個低壓供電系統單元的電容電流補償，然而，它也有其自身的“短板”，表現為沒有選擇性，對電容電流的靜態補償和動作時間較長。

3.1.2 無附加電源直流檢測式漏電保護

這種保護方式相對簡單，可以較為真實地反映供電系統的絕緣狀態和水平，然而，與附加電源直流檢測式漏電保護一樣，也缺乏選擇性，并且受電源電壓的波動影響較大。

3.1.3 零序電壓式漏電保護

這種保護方式可以較好地檢測電網漏電時的零序電壓，然而，它無法實現對稱性漏電故障的保護，電阻值也不太穩定。

3.1.4 零序電流式漏電保護

這種保護方式可以選擇性地對放射式電網中的漏電保護，適宜應用于中性接地及不接地供電系統。然而，它的動作電阻值也不穩定，無法實現對稱性漏電的保護，也無法補償電容電流

3.1.5 零序功率方向式漏電保護

這種保護方式屬于有選擇性的漏電保護方式，它具有極強的橫向選擇性，然而，同樣也具有電阻值不穩定、無法實現對稱性漏電保護、無法實現電容電流的補償等缺陷。

3.2 故障原因分析及解決方案

煤礦井下低壓供電系統的故障表現為開關漏電保護試跳不動作或者盡管線路絕緣良好而漏電保護誤動作，我們需要分析其故障原因，極有可能是輔助接地極無法接地或者是由于輔助接地電阻較大。漏電試跳是電源的一相通過試驗電阻、試驗按鈕至輔助接地，當輔助接地電阻值過大或沒接時，線路對地絕緣值大于設定值或零序互感器感應出來的零序電流小于設定值，則可以判斷其可以運行，可以采用如下解決方案和對策：將低壓饋電開關接輔助接地，并且輔助接地電阻值小于4Ω。

如果煤礦井下低壓供電系統開關的負荷及線路絕緣良好，而出現漏電掉閘的故障，則分析其故障一種原因可能是線路過長，對地電容電流加大。當分開關沒有動作的狀態下，由于附加直流檢測法應用下的電容過小，則會使分開關不動作，總開關越級跳閘。可以采用如下解決方案和對策：糾正低壓供電系統的電容，并增大電容的容量；另一種可能是來自中性點偏移造成的開關的誤動作。當三相負荷電流較大，投入供電系統不同步時就會造成中性點偏移，在三相電抗器中性點處會產生一個電壓，如果這個電壓存在的時間大于直流檢測回路抗干擾的可過濾時間，直流檢測回路就會誤以為是有漏電發生產生的電壓，就會引起饋電開關漏電檢測回路誤動作。解決方案和對策：當漏電發生時還要排查掉電時接入系統時的啟動開關是不是因為真空接觸器不同步性造成的誤動作。

如果低壓供電系統的分開關過多，而其中的一路分支出現漏電故障時，則可以采用相同型號的饋電開關，以避免總饋電不相同而產生的相互干擾現象，影響低壓供電系統的穩定性與安全性。

4 結束語

綜上所述，煤礦井下低壓供電系統對于煤礦井下作業的安全與穩定，具有不可忽略的重要作用，應當重視煤礦井下的低壓饋電開關及照明設備，對它們進行漏電檢測和試驗，認真記錄運行狀態值，并加強對低壓供電系統電纜線路的巡查，通過對井下低壓供電系統的漏電保護動作的原理分析，可以快速、準確地查找出漏電故障點，并分析故障產生的原因，采取相對應的解決方案和對策，確保煤礦井下的穩定與安全。

參 考 文 獻

[1] 王興棟，王軍領.煤礦井下高壓供電線路漏電故障預防和檢查[J].山東工業技術，2014（19）.