摘要：为了保证煤矿井下作业供电的安全性，通常的供电系统都会设置三重保护措施，即过流保护、漏电保护、接地保护。通过对井下供电作业的深入研究，现将三重保护中的漏电保护的应用作为论述重点。众所周知，漏电是煤矿井下供电的常见故障，主要发生在巷道内，由于井下供电环境恶劣，不管是供电系统还是机电设备都极易发生电气事故。常见的电气事故有漏电、触电、线路断路或短路、负载过大、电火灾等。通过对上述事故的论述，不难发现只有加强机电设备管理，才能解决以上电气事故频发的问题，才能为矿井安全生产保驾护航。
关键词：漏电保护；井下供电；应用
1 引言
漏电保护是煤矿井下供电“三大保护”之一，煤矿井下采用中性点不接地的供电方式，井下供电系统绝大多数故障是由单相接地漏电而引起的，会使非接地相对地电压增高，很容易发展成为两相短路，甚至酿成重大安全事故。《煤矿安全规程》（2009）第四百五十七条规定：“地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，必须装设有选择性的单相接地保护装置；提供移动变电站的高压馈电线上，必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。井下低压馈电线上，必须装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路。”因此，分析研究煤矿井下供电系统的漏电保护具有极其重要的意义。
2 漏电故障产生的原因以及危害
2.1 漏电故障产生的原因
造成漏电故障的原因很多，但对于采区主要有以下几点：（1）电气设备检修质量较差，或有金属碎片及小零件忘记在设备内部，则可能因这些东西碰到电源线而产生漏电。（2）由于管理不严，电缆被埋压或脱落浸泡于水沟中。电缆被埋压后其热量不易散发，时间一久将使绝缘老化而漏电；电缆浸泡于水中，由于受井下水的酸性侵蚀及渗透作用，也会使绝缘因受潮而漏电。（3）电气设备或电缆使用年久，又得不到正常的维修，使设备绝缘性降低到危险值。（4）在电缆与电缆或电缆与设备连接时，误将火线与地线相连，造成直接漏电。或者由于接线连接不牢固，在生产中拖拽电缆，将电缆接头碰掉而造成漏电。（5）电气设备长期工作在有淋水的环境中，致使设备内部受潮造成绝缘损坏而发生漏电。
2.2 漏电故障的危害
煤矿井下供电系统大部分在采区，环境条件恶劣，又是工作人员和生产机械比较集中的地方，电网若发生漏电，将导致以下危险：（1）使电雷管无准备引爆漏电电流在其通过的路径上会产生电位差，漏电电流的数值越大，所产生的电位差就越大。如果电雷管两端引线不慎与漏电回路上具有一定电位差的两点相接触，就可能发生电雷管无准备爆炸的事故。（2）烧损电气设备，引起火灾长期存在的漏电电流，在通过设备绝缘损坏处时将散发出大量的热，使绝缘进一步损坏，甚至使可燃性材料着火燃烧。（3）可能造成人身触电当电气设备因绝缘损坏而使外壳带电，而工作人员又接触此外壳时，一部分入地电流将会通过人体，其数值达到危险值时就会造成工作人员的伤亡。（4）引起瓦斯及煤尘爆炸我国大部分煤矿都存在瓦斯和煤尘爆炸的危险，当电网发生单相接地或设备发生单相碰壳时，在接地点就会产生电火花，若此电火花具有足够的能量，就可能点燃瓦斯和煤尘。（5）严重影响生产按规程要求，一旦电网发生漏电，就必须停电处理，因而严重影响生产，降低煤矿企业的经济效益。
3 漏电保护的原理及作用
3.1 漏电保护的原理
3.1.1 附加直流电源漏电保护
如果检漏继电器上欧姆表显示电网各相对地的绝缘阻值都有较大的下跃，那么电网必定是发生漏电等故障。为了精确控制电网对地绝缘阻值的变化，可以在电网与地间通过一个的直流电流，如果电流的控制准确，那么电流的大小就能表征电网对地绝缘阻值的变化。这样，通过简单地检测这条附加电流的变化就能有效地监测漏电。
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3.1.2 零序电流保护
在漏电故障发生后，故障处电网三相中每一相上都会产生一个电压，即零序电压。每一相上出现的零序电压都是相等的，而且方向也相同。有零序电压作用于绝缘电阻上必定会产生电而且方向也相同。有零序电压作用于绝缘电阻上必定会产生电路，所以变压器内部没有零序电流通过，而零序电流只能在绝缘电阻和故障点之间，即M—N线路通过。由此可见，对于单一支路来讲，在电源端装设零序电流保护装置，不能反映该线路的故障。对于多支路的单侧电源辐射式电网中，如果有一个支路发生故障，那么各个分支路中都将有零序电流通过，这些分支上的零序电流汇集到故障处后就集中构成了通过故障处的电流。故障线路始端保护装置通过的电流远大于非故障线路始端保护装置通过的电流，利用这种关系，构成了有选择性的零序电流保护装置。
3.1.3 零序功率方向保护
根据零序电压和零序电流可以做出以下针对性措施：首先，据零序电流、电压值的变化来确定漏电的发生地点；其次，如漏电发生在供电系统内，则通过支路零序电流、电压的关系来判断故障发生所在的支路；最后由跳闸来实现选择性保护的目的。
3.2 漏电保护器的作用
在空间接近密闭的矿井下，一些瓦斯和煤尘不易逸出，如果这些物质触碰到井下的低压电网漏电形成的电火花那么就有发生事故的风险，另外如果员工触碰到了这些电火花也会发生漏电事故。所以，必须对低压电网进行漏电保护。它的主要作用是：第一，时常查看检漏继电器的欧姆表，密切注意其数值的变化情况，以此确定电网对地是否绝缘，根据电阻值来进行电网调整；第二，通过观察发现电网对地绝缘阻值降至设定动作值或工作人员触及一相带电导体和电网一相接地时，漏电保护器会自动触发，切断电源以预防事故的扩大化；第三，如果危险已经发生，如人已触及电网，那么，通过补偿人体电容电流的方式来削减通过人体的触电电流使触电电流最低化，使得人员的安全性得到提升。另外，当电网一相接地时，也可以减少接地故障电流，防止瓦斯、煤尘爆炸。
4 漏电保护的类型和检漏保护装置的要求
4.1 漏电保护的类型
漏电保护的类型有漏电闭锁和漏电跳闸。所谓漏电闭锁 ，是指在开关合闸之前对电网的绝缘电阻进行检测 ，如果电网的对地绝缘电阻低于规定的漏电闭锁动作电阻值 ，则使开关不能合闸 ，起闭锁作用。漏电跳闸保护 ，则指在电网的对地绝缘电阻降低到规定的跳闸动作电阻值，或人触及一相线路时，能使线路开关跳闸，切断电源。漏电跳闸保护通常是由检漏保护装置配合自动开关来实现。
4.2 检查漏电保护装置的要求
能连续监测电网的对地绝缘电阻；(2当电网的绝缘水平降低到规定值，或人触及一相带电导体时，能使自动开关跳闸，切断电源；（3）当人触及一相带电导体或发生一相线路接地漏电故障时，能补偿流过人体的电流和接地漏电电流中的电容电流；（4）保护具有选择性，即当电网发生漏电故障或人身触电事故时，保护装置只使故障线路的控制开关跳闸，切断故障线路电源，对未出现故障的电路，仍能让它们继续工作，以缩小故障停电影响范围；（5）动作迅速，即在发生漏电故障或人身触电时，能迅速切断故障线路电源，以减小触电危险和避免故障扩大。
5 漏电保护技术在煤矿井下供电系统中应用
我国从20世纪50年代末开始研究漏电保护技术在煤矿井下供电系统的应用，到现在为止，已经形成了漏电闭锁、有选择性漏电保护和无选择性漏电保护的漏电保护体系。漏电保护已成为保证煤矿井下安全供电的三大保护（过流保护、漏电保护和保护接地）之一，并且是防止人身触电的重要保护措施。随着电子技术发展，漏电保护已经从分体的保护装置发展到与各类开关的配套组合，从单一原理型发展为原理综合型，从原始的机电式控制发展为计算机控制，使普通开关变成了具有过流保护、保护接地、漏电保护、漏电闭锁等多种保护功能的综合保护装置。计算机技术的应用，使漏电保护装置中各监测信号的数据采集、数据处理、比较放大、信号输出等环节软件化；使保护性能更加优越，动作更加灵敏、可靠，动作时间是衡量漏电保护的一个重要指标，如今漏电保护装置已实现供电系统智能化控制。
6 结语
煤矿井下为了防止电网触电及漏电所造成的危害，避免系列事故的发生，根据《煤矿安全规程》第454条规定井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，应装设漏电保护装置。这样，当设备或线路漏电时，通过保护装置的检测异常信号，执行机构动作，自动切断电源，并起到相应地保护作用，有利于保证煤矿安全生产。
参考文献：
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[3]郭志成.浅谈化工厂电气设备及供电系统的保护[J].创新科技，2013（5）：101-102.
论文作者:李长举
论文发表刊物:《建筑科技》2017年9期
论文发表时间:2017/10/18
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