摘要：在煤炭开采的过程中为了保障施工人员的人身安全和施工作业的可靠性，需要严格控制施工设备的施工步骤。在井下煤炭开采的过程中由于施工环境的恶劣很容易产生低压漏电等设备故障，而该故障的出现会引发煤尘与瓦斯的爆炸，从而给施工人员与企业带来巨大的危害，为此科学合理的使用低压电网，可以为煤炭施工提高一个安全的环境。本文主要就我国神东煤炭集团在井下低压电网选择性漏电保护方面的工作进行研究分析。
关键词：神东煤炭；低压漏电；培训工作；煤炭开采
引言：
在煤炭开采的过程中通过接地保护、过流保护和漏电保护组成的漏电保护体系，为煤炭开采施工人员与施工设备提供一定的安全保障。我国的煤炭开采具有严格的漏电保护管理制度，矿井中的低压电线上必须要装置漏电保护设备，使得在出现漏电故障时可以第一时间切断电力线路，避免引起二次煤炭开采事故。
一、井下低压电网接地保护基础知识培训
（一）中性点接地方式
三相交流电力系统中性点与大地之间的电气连接方式，称为电网中性点接地方式。电网中性点接地方式也就是变电所中变压器的各级电压中性点接地方式。
大接地电流系统：即中性点有效接地方式，在接地电力系统中性点直接接地的三相系统，当发生单相接地故障时，接地短路电流很大，会产生很大的电弧，短路电流流入大地所产生的跨步电压也很高。所以叫大接地电流系统。
因此煤矿安全规程明确规定严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。一般110kV及以上系统或380/220V的三相四线制系统采用大接地电流系统。三相四线制采用接零保护的，电器设备的金属外壳和零线连接，设备外壳带电时会发生短路故障，保护装置动作切断电源，达到保护人体免于触电的目的[1]。
（二）中性点接地时人体触电的情况
从上图的人体触电可知，中性的接地时需采用接零保护，从而保障接地的安全可靠。
（三）小接地电流系统
小接地电流系统：中性点不接地或经消弧线圈接地的系统，当发生单相接地故障时，由于不能构成短路回路，接地电流往往比负荷电流小得多，所以这种系统称为是小电流接地系统（中性点非有效接地系统）。
6～35kV配电网一般采用小电流接地方式，井下供电系统均采用小接地电流系统，即中性点非有效接地方式。包括中性点不接地、高阻接地、经消弧线圈接地方式等。在小电流接地系统中发生单相接地故障时，由于中性点非有效接地，故障点不会产生大的短路电流[2]。
中性点不接地系统发生单相接地故障时，由于不够成短路，所以流过故障点的电流是由对地电容形成的容性电流，数值很小，而整个系统的中性点对地电压发生偏移（偏移程度取决于接地短路的程度，完全金属性短路则中性点对地电压上升为相电压），而不接地相的对地电压升高至线电压（金属性短路升为线电压），但是每相对中性点电压以及相间的线电压保持不变，所以整个系统可以维持运行。
（四）中性点不接地时需采用保护接地
（五）煤炭井下开采的注意事项
1、尽管井下低压供电系统采用了中性点不接地的小接地电流系统，但人体触及一相带电导体仍十分危险。
2、流过人体的电流主要是电容性电流，大小为流过非故障两相电容电流的代数和。电缆的对地分布电容电越大，漏电电流越大[3]。
3、单相接地电容电流：在变压器中性点绝缘的电网中，当发生单相接地时，流入故障点的电容性电流。
4、单相接地电容电流流入大地后由于接地电阻的原因，使整个接地网电压升高，危害人身安全。
5、煤矿安全规程规定矿井6000V 及以上高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流，生产矿井不超过20A，新建矿井不超过10A。不符合要求应安装消弧线圈。
6、低压电网单相接地电容电流补偿后不应超过30MA。
（六）保护接地的培训内容
保护接地，是为防止电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等带电危及人身和设备安全而进行的接地。所谓保护接地就是将正常情况下不带电，而在绝缘材料损坏后或其他情况下可能带电的电器金属部分（即与带电部分相绝缘的金属结构部分）用导线与接地体可靠连接起来的一种保护接线方式。
接地保护一般用于配电变压器中性点不直接接地（三相三线制）的供电系统中，用以保证当电气设备因绝缘损坏而漏电时产生的对地电压不超过安全范围[4]。
二、井下低压电网触电危害因素及预防措施分析
（一）造成人体触电危险的主要因素分析
1、流过人体的电流的大小。
2、触电时间的长短。
3、触电电压的高低。
4、人体电阻1000Ω。
5、电流频率：频率25-300Hz的交流电，对人体的伤害最严重，10Hz以下和1000Hz以上，伤害程度明显减轻。
6、人体能承受的极限安全电流：30 mA•s。
（二）触电的一般预防方法分析
1、供电系统结构及保护
①井下配电变压器及向井下供电的变压器或发电机，中性点禁止直接接地。
②井下电气设备必须有保护接地。
③井下变电所的高压馈电线及井下低压馈电线，应装设漏电保护装置。
④供电系统应有完善的过电流保护装置。
2、防止人身接触或接近带电导体
①将电气设备的裸露带电部分安装在一定高度，或围以遮拦。如电机车架空导线的高度从轨道平面算起，井下不得低于2米，井底车场不得低于2．2米。
②井下各种电气设备的导电部分都必须封闭在坚固的外壳中，并在操作手柄和盖子之间设置机械闭锁装置，保证电气设备接通电源后不能打开盖子，盖子打开后，不能接通电源。井下电缆敷设应符合《规程》规定，电缆破损必须及时更换或进行冷、热补。电缆连接须经隔爆接线盒，坚决消灭“鸡爪子”、“羊尾巴”、明接头[5]。
③各变（配）电所的入口或门口都悬挂“非工作人员，禁止入内”警示牌；无人值班的变（配）电所，必须关门加锁，井下硐室内有高压电气设备时，入口处和室内都应在明显地点加挂“高压危险”警示牌。
3、降低使用电压
对人员经常接触的电气设备，采用降低的工作电压。例如井下照明、手持式电气设备的额定电压和电话、信号装置的额定供电电压，都不应超过127V，控制回路电压不应超过36V等。
4、严格遵守各项安全用电作业制度
①井下不得带电检修、搬迁电气设备。检修或搬迁前，必须切断电源，并用同电源电压相适应的验电笔检验；检验无电并对地放电后，才允许检修或搬迁。放电前必须先检查周围环境的瓦斯，只有当其巷道风流中的瓦斯浓度在1％以下时，方可将导体对地完全放电[6]。
②在切断电源后，应将开关操作手柄闭锁，并悬挂“有人工作，不准送电”的警示牌。只有执行这项停电操作的工作人员，才有权取下此牌并送电。即在进行停送电操作时，必须严格执行谁停电就由谁送电的停送电制度，中间不得换人。严禁采用约时停送电。
③非专职或值班电气人员，不得擅自操作电气设备；操作高压电气设备主回路时、操作人员必须戴绝缘手套，穿电工绝缘靴或站在绝缘台上；操作千伏级电气设备主回路时，操作人员必须戴绝缘手套或穿电工绝缘靴。
④ 127V手持式电气设备的操作手柄和工作人员必须接触的部分，应有良好绝缘。
⑤电工必须经过培训，持证上岗。严禁非电气作业人员操作或摆弄电气设备。严禁醉酒上岗，疲劳上岗。
三、井下低压电网漏电保护存在的实际问题及解决的对策研究
（一）漏电的类型
1、集中性漏电：供电系统中某一处或某一点的绝缘受到破坏，其绝缘阻值低于规定值，而供电系统中其余部分的对地绝缘仍保持正常。
2、分散性漏电：供电系统网络或某条线路的对地绝缘阻值均匀下降到规定值以下。井下供电中遇到的大多数漏电故障是集中性漏电故障。
（二）漏电产生原因
1、电缆和设备长期过负荷运行，使绝缘老化。
2、电缆芯线接头松动后碰到金属设备外壳。
3、运行中的电缆和电气设备受潮或进水，使供电系统绝缘性能降低。
4、在电气设备内部随意增设电气元件，使元器件间的电气间隙小于规定值，导致放电而接地。
5、导电芯线与地线错接。
6、电缆和电气设备受到机械性冲击。
7、人身直接触及一相导电芯线。
（三）漏电控制的对策研究
移动变电站低压侧再设馈电开关时，移变和馈电漏电保护冲突，当馈电开关漏电保护投入时，移变漏电保护动作，因此多数单位将馈电开关漏电保护甩掉。
原因：移动变电站的漏电保护是附加直流，当馈电开关保护模式设置为总开关时，馈电开关的漏电保护也是附加直流，所以同一低压供电系统，同时附件了两个直流电源。
解决方法：一般类型的馈电开关均设有总开关和分开关模式，当设为总开关时，漏电保护为附加直流漏电保护，设置为分开关时，漏电保护模式为零序功率方向保护，将馈电开关设置为分开关，设置为分开关时，馈电开关的漏电保护模式转换为零序功率方向保护[7]。
（四）漏电试验时越级跳闸的研究
当馈电开关设置为分开关仍存在越级跳闸现象。
原因：漏电延时设置不合理，上下级漏电保护不能有效配合，如移变漏电延时设置为100ms，分控开关设置为30-100ms（漏电保护器执行动作时间为50±20ms），实际动作时间为设置时间+保护器动作时间，超过100ms。
解决方法：分开关应设置为0，对于老旧馈电开关，漏电动作时间会大于70ms，可适当调整移变漏电延时，为安全起见，漏电延时尽量调整为最小，不得超过500ms[8]。
（五）延时调整后仍出现越级跳闸的研究
原因：零序电流小，达不到30mA，零序电压小，达不到5V，所以不动作。（馈电开关的零序电流默认值是30mA，零序电压默认值为5V）。
解决办法：实测漏电时馈电的零序电流、零序电压。
1、重复按馈电开关上的↑按钮，直到显示屏出现零序电流和零序电压画面。再按一次↑按钮，屏幕左下角出现
2、调大移变漏电延时（不超过5s）。
3、按下漏电试验按钮或将转换开关打至漏试位置，记录下零序电流和零序电压。
4、根据实际漏电时零序电流和零序电压值调整馈电开关的零序电流和零序电压，小于实测值[9]。
由于馈电开关设置为分开关时是采用零序功率方向型的选择性漏电保护方式，合理设置零序电流和零序电压才能使馈电开关的漏电保护功能有选择性的断开发生漏电的故障回路而不发生越级跳闸。
结束语
综上所述，在煤炭井下开采的时候必须要加强工作人员的井下低压电网漏电保护意识，并且对现有的设备进行电网保护的整体升级完善，提高设备的漏电保护性能，保障煤炭开采工作的稳定安全开展。
参考文献：
[1]欧阳丽.低压漏电保护新技术研究[J].机电信息，2014，21：93-94.
[2]邢冬冬.矿井低压电网漏电保护技术发展分析[J].能源与节能，2014，11：61-63.
[3]鲍慧超.选择性漏电保护在煤矿低压供电系统中的应用[J].山东工业技术，2014，13：112.
[4]彭静，周大卫，郝真理，李冬.针对矿井低压漏电保护方式的研究[J].电子测试，2017，Z1：140-141.
论文作者:井绪成
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/3
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