摘要：我国大部分煤矿属于井下煤矿，生产技术环境和生产系统较为复杂。而供电系统覆盖了生产系统的提升运输、通风、采掘、排水和压气等各个环节和要素，加之煤矿井下灾害因素的影响和制约，均会造成漏电故障时有发生。为了避免及预防电气设备的损坏、电气火灾、人身触电、以及防止存在瓦斯爆炸，煤尘爆炸等事故，就必须不断地加强对于漏电设施中容易存在的问题进行有效控制。漏电保护装置担负矿井供电系统漏电监测并实施切断漏电线路功能，从而保护漏电区域作业人员安全和避免因漏电而产生的其他安全管理问题。
关键词：煤矿；供电系统；漏电保护；
1煤矿井下电网漏电故障分析
1.1煤矿井下基本供电系统
我国煤矿井下电网大多由多台动力变压器构成，变压器的高压侧是并联在一起的，电压等级一般为6kV或者10kV，低压侧的电压等级一般为660V，连接各自的用电设备，每台变压器低压侧的电气设备独立运行，没有连接关系。本文设计的漏电保护装置基于供电单元的相对独立。
变压器的运行方式主要分为中性点接地和中性点不接地两种。在我国煤矿井下电网中，变压器大多采用中性点不接地的运行方式，漏电电流小，相对安全，但要求相应的保护装置具有一定的灵敏性。
1.2漏电保护设计要求
1）安全性。
包括人身安全和设备安全两个方面，人身安全得不到保障可能会对人身体造成直接伤害；设备安全得不到保证则可能会引发其他设备的故障而导致煤矿事故。漏电故障发生在设备上时，如果故障不能及时排除，将导致故障范围扩大，降低设备使用寿命。如果单相漏电故障没能快速排除，很有可能发展为相间短路故障，造成更加严重的故障。针对相间短路故障，大多采取超前切断故障的方法。
2）可靠性。
在漏电保护范围内，发生应该动作的故障时，漏电保护装置不会拒绝动作；发生不应该动作的故障时，它不会错误动作，这就是漏电保护可靠性的要求。为了增加保护的可靠性，应该采取后备保护措施，提高漏电保护装置的质量，加强对漏电保护设备运行、维护的管理[5]。
3）选择性。
在电网线路中，当发生漏电故障时，漏电保护装置应该保证切除故障部分的线路电源，而让非故障部分线路正常工作。这样既能快速确定故障的位置，方便漏电故障的处理，又能缩小停电的范围，提高生产效率，保证生产进度受最小的影响。
2漏电产生的原因及危害
漏电产生的原因有以下几点。
1）绝缘电阻值降到允许的下限绝缘电阻值。
2）设备运行之中，如果设备受潮就会造成运行能力下降，没有使用专用电缆钩吊挂就会导致电缆芯线受损。
3）电缆与电气设备内部的相线绝缘老化，安装未严格执行电气设备完好标准，造成电缆相线松动脱落。
4）橡套电缆的连接不符合要求，接线工艺差。
5）电气设备会使电缆长时间处于负荷运行造成电器老化。
6）接线时未正确区分电缆相线和接地芯线。
7）橡套电缆在运行的过程中，如果因为机械作用而受到挤压就会使得漏电现象存在。
8）设备维修时，如果没有按照停送电制度相应规定的操作制度来完成，人身触及会漏电。
9）擅自增添电器元件，没有对工具进行及时的清点，设备启动时工具与相线接触发生漏电。
10）电缆被击穿造成对地绝缘电阻值下降而漏电。漏电的危害有以下几点。
1）漏电产生的电火花温度达到650～750℃时，氧气含量值、浓度值到达爆炸界限就会造成瓦斯和煤尘爆炸。
2）当人体触及设备或电缆的漏电部位时，将造成人身触电的危险。
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3）长时间漏电会使绝缘发热、老化，甚至引起相间短路和电气火灾事故。
4）当电雷管两端的引线接触漏电路径上具有电位差的跨步电压时，可造成电雷管提前引爆。
5）电网漏电后，若不及时排除漏电故障，漏电电流容易产生电气设备烧毁进而引起矿井电气火灾。
3漏电保护装置原理及故障查找
3.1漏电保护装置原理
选择性漏电保护装置就是对于漏电装置加以选择性地保护，安装在变压器低压侧总馈电开关控制的支路开关处。当支路开关控制的线路发生漏电故障时，有选择性切断故障线路电源，而非故障线路继续供电，起到有选择性地切断漏电故障线路的作用。这种保护装置缩小了停电范围，提高了供电的可靠性；漏电闭锁装置一般采用附加直流电源式保护原理，主要安装在煤矿井下的照明信号综合保护装置、电动机综合保护装置及低压真空磁力起动器中；非选择性漏电保护装置的漏电装置需要附带一定的电流保护原理，安装在变压器低压侧的路径闭环之中。
3.2漏电故障查找
集中性漏电的查找：当发生漏电动作跳闸后，试合线路总开关，如果线路总开关能正常合闸，说明漏电点不在干线上。试合线路总开关，如线路总开关不能合闸，则应断开各分路开关，再对总开关进行合闸，若仍合不上，则漏电点在电源线路上；拉断各支路电路电闸的时候，对于总开关是否能合上各个支路的开关，是否存在跳闸等问题进行检查同时要找出漏电的原因；若各支路开关亦能合上，可对各支路的控制开关合闸，若支路控制开关合闸，总开关跳闸，说明在控制开关支路有漏电。
分散性漏电的查找。当电网绝缘电阻值降低，但未发生任一相接地故障，漏电保护装置也可能动作。此时，对于各支路开关断开，然后逐一进行核查观察欧姆表的数值。以确定哪条线路绝缘电阻值最低，最后用摇表进行绝缘电阻值测量，当检查到某台设备或线路绝缘下降最低时，则立即更换设备或电缆。
4漏电保护与接地保护的关系
保护接地是导体对电气设备在正常运转的情况下，通过接地装置不带电的外露金属部分，不会存在漏电的现象。通过接地装置和大地的相互连接，可以避免接触的人员产生触电，如果在井下一旦发生触电，就要及时地切断电源，在漏电保护装置要进行跳闸时，将故障存在的时间缩小一定的范围。在接地保护时，要避免人体和电流之间的接触最大限度的接触，减少漏电带来的危险。并且在存在漏电的过程中要及时防止漏电引起的瓦斯爆炸和煤尘爆炸的。设备的外壳漏电很容易造成瓦斯爆炸，在设备安装的过程中，对于设备接地要进行及时的处理，要防止漏电而引起了瓦斯、煤尘爆炸的现象，及时地做好接地保护工作。
5漏电保护的作用及预防措施
5.1漏电保护的作用
能够防止人身触电；绝缘电阻值下降到最低值能够不间断地监视井下低压电网的绝缘状态，切断供电线路电源；减少漏电电流所造成的瓦斯爆炸现象；有效防止短路而造成的瓦斯爆炸危险，对于线路短路而引起的接地故障，要进行及时的处理，并做好相应的后备保护工作。预防电缆和电气设备因漏电而引起的相间短路故障；接地故障，漏电保护起到后备保护作用，一旦短路保护装置不能可靠动作，漏电保护装置监测接地故障并及时切断电源；防止杂散电流先期引爆电雷管；
5.2漏电的预防措施
井下隔爆型变压器和向井下供电的矿用变压器、发电机禁止中性点接地；井下的控制设备必须安装过流保护装置并进行电流整定和短路试验，禁止拆除或不使用过流保护；井下供电系统必须安装可靠的接地保护装置；井下供电线路必须装设漏电保护装置并进行漏电跳闸试验。
6总结
随着煤矿自动化的发展，我国煤矿的采煤效率不断提升，电网的负担也不断地增加，在用电设备的工作过程中，漏电故障大约占到故障总量的70%，当漏电故障发生时，巨大的电流流过人体，对操作人员的人身安全造成巨大威胁。漏电保护是保障煤矿井下安全生产的三大保护（过流保护、漏电保护、接地保护）之一。国家相关规定中，要求煤矿井下电网必须装漏电保护或者选择性漏电保护装置。因此，设计完善的漏电保护装置，可以在煤矿井下发生漏电故障时，快速切断故障支路，避免故障范围扩大，提高井下供电可靠性。
参考文献：
[1]李雪梅，陈珍萍，王政，等.基于STM32的低压漏电保护装置设计[J].煤矿机械，2015，36（8）：44-46.
[2]王彦文，赵永梅，高峰.基于暂态脉冲的快速断电漏电保护的研究[J].煤炭技术，2015，34（10）：280-282.
[3]赵建忠.煤矿安全规程[M].北京：中国矿业大学出版社，2016.
论文作者:甄乃1,刘党平2,李朱林3
论文发表刊物:《电力设备》2019年第9期
论文发表时间:2019/10/14
标签：故障论文; 井下论文; 保护装置论文; 煤矿论文; 支路论文; 线路论文; 设备论文; 《电力设备》2019年第9期论文;