浅谈煤矿井下漏电保护的发展趋势

摘 要:本文分析煤矿井下漏电的原因、危害，介绍了漏电保护的分类，并提出漏电保护的发展方向。

关键词:井下;漏电保护;重要性。

中图分类号：TM934.31文献标识码： A 文章编号：

1 漏电的危害

煤矿井下发生漏电是低压电网的重要故障形式之一，它不但导致人身触电危险，还会发生单相接地，电气设备的绝缘被破坏，使故障进一步扩大。间歇性的单相接地会造成电网产生过电压，使电动机、变压器等绝缘较弱的电气设备的绝缘被击穿，导致影响生产，造成经济损失。若漏电故障长期存在，可能扩大成相间短路，造成更严重的危害，由此引发的电弧导致瓦斯或煤尘爆炸。因此，漏电保护引人注目。

2 漏电的原因

井下常见的漏电故障分为集中性漏电和分散性漏电两类。产生漏电的根本原因是由于电网绝缘降低所造成的，煤矿井下漏电故障的主要原因为:

电缆和电气设备长期过载运行，使绝缘老化而造成漏电。

运行中的电气设备受潮或进水，造成对地绝缘电阻下降而漏电。

电缆与设备连接时，接头不牢，运行或移动时接头松脱，某相碰壳而造成漏电。

电气设备内部遗留导电物体，造成某一相碰壳而发生漏电。移动频繁的电气设备，电缆反复弯曲使芯线部分折断，刺破电缆绝缘而造成漏电。

电气设备内部随意增加电气元件，使外壳与带电部分之间电气距离小于规定植，造成某一相对外壳放电而发生漏电。

(5)橡套电缆受车辆或其他器械的挤压、碰砸等，造成相线和地线破皮或护套破坏，

芯线而发生漏电。恺装电缆受到机械损伤或过度弯曲而裂口，长期受潮或遭水淋使绝缘损坏而造成漏电。

(6)设备接线错误，误将一相火线接地或接头毛刺太长而碰壳，造成漏电。

(7)变压器并联运行、电缆线路太长、开关及电机等设备数量太多而使电网总绝缘水平下降致漏电。

(8)设备维修时，因停、送电操作错误，带电作业或工作不慎，造成人身触及一相而漏电。

3 漏电保护的分类

为确保人身安全，减小因漏电引起的瓦斯、煤尘爆炸的危险性，《煤矿安全规程》规定井下馈电线上必须装设保护装置。常用的装置有:

(1)附加电源直流检测式保护

它是在电网与大地之间附加一独立的直流电源，通过有效地检测和利用三相对地绝缘电阻上的直流电流所产生的变化，就可以构成附加电源直流检测式漏电保护。附加电源直流检测式漏电保护.主要优点为:保护全面，动作值整定简单，数值固定;具有电容电流补偿作用，使漏电电流或人身触电电流减小。但主要缺点是保护无选择性，一旦发生故障，停电范围大;对电容电流的补偿是静态的，电感值调定后就不再变化，无法保证达到最佳状态;动作时间较长，一般为 0.2s，因而加重了电容电流补偿的负担。

(2)零序电流方向式漏电保护

它是检测零序电流或零序电压的幅值大小来判断单元内是否发生了漏电，并利用各支路

零序电压与零序电流的相位关系来判断故障支路，然后动作，有选择性地切断故障支路的电

源。这种漏电保护主要优点为:具有较强的横向选择性，故障停电范围小，结构简单，易于

插件化。其动作速度略快于附加电源直流检测式。但不足的是保护存在死区，当电网发生对

称性漏电故障时不起作用。由于不能设置电容电流补偿电路，造成漏电电流和人身触电电流都较大，安全程度低，而且动作电阻值有较大的分散性。

(3)旁路接地式漏电保护

它是利用其特殊的选相电路准确地找出故障相，然后由执行电路使故障相通过预设的接地极接地，接着开关跳闸，切除故障支路的电源。该漏电保护主要优点为:断电后产生的电动机反电动势和电容放电均被旁路释放，因而具有较高的安全性，对于人身触电有较好的防范作用。它的主要缺点是:保护范围简单，只限于单相漏电和人身触电。其电路较为复杂，对元件的可靠性要求高，还必须设置互锁电路。

(4)自动复电式漏电保护

它是地面供电系统中自动重合闸技术在井下的应用。以下主要优点为采用直流检测式保护，没有动作死区;总开关采用带重合闸的真空馈电开关，可满足对保护装置快速性的要求;漏电保护的横向选择性由漏电闭锁和自动复电满足，设计要求降低，电路简单可靠，显著减少因漏电故障而停电的时间和范围，减少了查找故障的时间。主要不足之处为发生漏电故障时，会造成供电单元全部停电，数秒钟后才能自动复电，故对一些不允许自动启动的设备不能使用，而且必须采用带重合闸的真空馈电开关作总开关，其余开关也必须附加重合闸装置，使之投资增加较多，也使运行维护的难度增加。

由上分析可见，较为完善的漏电保护系统，应当吸取各种漏电保护方式的优点，如直流检测式的全面性，旁路接地式的安全性，方向保护式的选择性，自动复电式的实用性等，使之有机结合起来，配合使用，才能达到理想的漏电保护效果。

4 漏电保护的发展趋势

对于漏电保护，选择性的优点非常明显，它只切断故障线路，而不影响非故障线路的运行，既可以缩小停电范围，又便于迅速寻找处理故障点。此外，漏电保护有了选择性，便能够及时地发现漏电故障，并停止向故障线路和电气设备供电，对安全有利。切除故障时选择性地实现要依靠选择性漏电保护，因此，近年来，选择性漏电保护得到了广泛地推广和应用。

但是选择性漏电保护也存在着电气安全程度较低的缺陷。首先是选择性漏电保护只对不对称的漏电故障起作用，而对于对称的漏电故障，比如 “低压电网三相绝缘对称下降”这类故障，由于没有零序电压和零序电流出现，保护就无法发挥作用。其次，横向选择性中保护附加的电容增大了人身触电电流。第三，纵向选择性延长了人身触电的时间，也增大了引爆瓦斯和煤尘的可能性，不利于安全供电。

综合各种漏电保护的性能，快速断电技术的电气安全程度最高，但这一技术无法实现选择性。电容电流补偿技术最简单，却难以实现选择性。自动复电技术可以实现选择性，但需要对整个供电系统的开关设备进行改造，投资极大，较难普遍推广。而对于旁路接地分流技术，它只要与选择性漏电保护装置配合恰当，就既可保证漏电保护系统的选择性，又可以提高漏电保护的电气安全程度，可以较好地解决选择性漏电保护原理的缺陷，有助于选择性漏电保护系统的推广。

综上所述，由于选择性漏电保护的一系列优点，使它成为目前漏电保护的研究和发展方向，相信随着旁路接地分流等安全新技术的应用，选择性漏电保护系统将更加趋于完善。

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作者简介：张豪勋，男，1970年6月出生，本科，工程师，单位：平煤股份勘探工程处，

研究方向：机电工程