摘要：漏电保护是为了保证煤矿井下供电安全的三大保护之一，所谓三大保护即保护接地、过流保护和漏电保护。煤矿安全规程中明确规定：在井下低压馈电线上，应该装备带有漏电闭锁功能的保护装置或是应该装备带有选择性的保护装置。煤矿井下环境恶劣、空气潮湿，相对湿度高达90%以上，这些都对在如此恶劣条件下运行电气设备的绝缘问题提出了非常特殊的要求。而输电电缆又是其中最为薄弱的环节。还经常会出现漏电等故障，漏电不仅可以导致电气设备的损坏，而且还可能带来人身触电和煤尘、瓦斯爆炸等危险。因此，井下电网必须配备漏电保护装置。
关键词：煤矿井下；低压供电；漏电故障；解决措施；分析
引言：煤矿井下工作环境恶劣，时常会造成供电线路绝缘受到破坏以及电气设备的绝缘下降，从而导致井下漏电事故的发生，这会带来巨大的人身及财产损失。因此，井下必须采用灵敏可靠的漏电保护装置，在线路发生故障时能迅速切除故障线路，尽可能缩小停电范围，以保证井下的供电安全。因此在本文之中，主要是针对了煤矿井下低压供电系统漏电故障分析与解决方案进行了一定的分析。在这个基础上提出了下文中的一些内容，希望能够给予相同行业工作的人员提供出一定价值的参考。
1.低压电网漏电故障特征
一般来说，对井下低压电网漏电保护装置要求如下：一是当井下低压电网对地绝缘电阻低到一定程度时，必须及时切断电源或者应将电源关闭锁起来，防止其合闸送电，使事故扩大；二是动作必须灵敏且可靠，既不允许拒动，也不允许误动；三是具有漏电跳闸和漏电闭锁双重功能，能连续监视被保护电网的绝缘状态；四是反映要快，应能够满足30mA•s的要求。由于变压器中性点直接接地方式在煤矿井下使用过程存在较多问题，因此，煤矿安全规程中明确规定：井下配电变压器禁止中性点直接接地，并禁止由地面上中性点接地的变压器或发电机直接向井下供电。
2.漏电故障的排查方法
由于井下复杂、恶劣、潮湿的工作环境，线路吊挂不规范、电缆接头不合格、强力施工、甚至于违章作业、不规范施工等，易造成线路损坏，发生漏电故障，严重影响了井下的供电安全。发生漏电故障时，首先应观察线路绝缘值，低于22kΩ为绝缘闭锁，将故障线路拆除，再观察线路绝缘值，当开关显示大于1MΩ时，低压馈电开关送电，送电后无异常，排除不是开关的问题导致故障掉闸。用低压摇表摇测故障线路绝缘值，如果发现有一相绝缘值低，甚至为0，则判定其为单相接地。故障点应先从电缆接头、电缆线路沿线的施工地点及有淋水潮湿的地方找起，检查是否有破皮、砸伤、挤压、烧损发黑等现象，若有，对线路进行处理，冷补后摇测其绝缘，如果绝缘值在200kΩ以上，可认为故障点已排除。如果这些地点没有找到故障点，可以采用万用表测量芯线对地电阻的方法查找故障点，但这个方法有一定的局限性，如果故障点未直接接地，仅是在带电的情况下绝缘击穿，用万用表测得的电阻很大或超出量程，但依然找不到故障点。最有效的方法是采用电缆故障分析仪查找电缆故障点，但井下采用电缆故障分析仪必须有专项安全措施。
3.漏电保护实际运行情况分析
一是当触电或漏电现象未发生时，设备的漏电保护装置动作就产生了误动作。而导致误动作发生的因素很多，包括供电线路、设备、环境及漏电保护装置自身的。主要原因分析如下：在开关合闸瞬间，会发生不同步合闸，在先合闸的一相上可能产生比较大的泄露电流；接线错误，造成三相不平衡；线缆绝缘恶化或相线对地绝缘不对称降低，会产生不平衡泄露电流；漏电保护器生产制造质量不高或装配存在问题都会降低保护器的可靠性，这些因素都会使漏电保护装置发生误动作现象。
二是当触电或漏电现象发生时，设备的漏电保护装置未动作，或在供电系统分级保护中发生越级动作现象，就产生了拒动作。漏电保护器动作电流选择不当，供电线路过长绝缘阻抗降低，互感器、脱扣机构等产品质量低劣，接线错误等都会导致漏电发生时保护装置不动作。拒动作比较少见，但拒动作会造成较大的危害，尤其会在发生漏电现象时给人的生命造成威胁，因此对于漏电保护装置的检测试验应该常态化，做到每天试验。若发生不动作现象应立即处理。
三是低压供电系统在漏电分级保护形式上会选择各级漏电保护开关的额定动作电流的递减或递增对系统进行分级保护，而当供电线路出现漏电电流较大时，甚至大于首台漏电保护开关动作电流整定值，就会造成越级动作，导致大面积停电。也有选择各级漏电保护开关的额定动作时间的时差对供电系统进行分级保护，但是分级保护开关的漏电动作时差太小，也会造成越级动作。由此可见，仅仅从各级漏电保护开关额定动作电流或额定动作时间的差别对漏电进行分级保都无法实现真正的分级保护。所以，要实现分级保护在充分考虑各级漏电保护开关的额定动作电流级差的配合间题的同时，又要考虑各级漏电保护开关的动作时差配合问题。
四是低压漏电分级保护使用过程中存在问题：供电系统分支多，一般总开关后，又分一级、二级分开关，随着供电距离的延长及负荷的增加，分开关数量也跟着增加。而现实中所用开关漏电保护原理不同，接地极打设不规范，接地电阻值不符合要求等等，造成了发生漏电后，漏电保护开关不动作或越级跳闸。这就要求规范使用漏电开关，尽量做到漏电保护原理相同，才能确保各级保护的正常使用。在生产中，常会出现故障排除不掉，甩掉漏电保护继续供电的现象，这是对企业及他人不负责的行为，应严格进行杜绝。
4.煤矿井下低压供电系统漏电保护装置原理及故障解决分析
4.1煤矿井下低压供电系统漏电保护装置的原理
4.1.1附加电源直流检测式漏电保护
这种保护方式较为全面，动作无死区，可以实现对整个低压供电系统单元的电容电流补偿，然而，它也有其自身的“短板”，表现为没有选择性，对电容电流的静态补偿和动作时间较长。
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4.1.2无附加电源直流检测式漏电保护
这种保护方式相对简单，可以较为真实地反映供电系统的绝缘状态和水平，然而，与附加电源直流检测式漏电保护一样，也缺乏选择性，并且受电源电压的波动影响较大。
4.1.3零序电压式漏电保护
这种保护方式可以较好地检测电网漏电时的零序电压，然而，它无法实现对称性漏电故障的保护，电阻值也不太稳定。
4.1.4零序电流式漏电保护
这种保护方式可以选择性地对放射式电网中的漏电保护，适宜应用于中性接地及不接地供电系统。然而，它的动作电阻值也不稳定，无法实现对称性漏电的保护，也无法补偿电容电流。
4.1.5零序功率方向式漏电保护
这种保护方式属于有选择性的漏电保护方式，它具有极强的横向选择性，然而，同样也具有电阻值不稳定、无法实现对称性漏电保护、无法实现电容电流的补偿等缺陷。
4.2故障原因分析及解决方案
煤矿井下低压供电系统的故障表现为开关漏电保护试跳不动作或者尽管线路绝缘良好而漏电保护误动作，我们需要分析其故障原因，极有可能是辅助接地极无法接地或者是由于辅助接地电阻较大。漏电试跳是电源的一相通过试验电阻、试验按钮至辅助接地，当辅助接地电阻值过大或没接时，线路对地绝缘值大于设定值或零序互感器感应出来的零序电流小于设定值，则可以判断其可以运行，可以采用如下解决方案和对策：将低压馈电开关接辅助接地，并且辅助接地电阻值比较小。
如果煤矿井下低压供电系统开关的负荷及线路绝缘良好，而出现漏电掉闸的故障，则分析其故障一种原因可能是线路过长，对地电容电流加大。当分开关没有动作的状态下，由于附加直流检测法应用下的电容过小，则会使分开关不动作，总开关越级跳闸。可以采用如下解决方案和对策：纠正低压供电系统的电容，并增大电容的容量；另一种可能是来自中性点偏移造成的开关的误动作。当三相负荷电流较大，投人供电系统不同步时就会造成中性点偏移，在三相电抗器中性点处会产生一个电压，如果这个电压存在的时间大于直流检测回路抗干扰的可过滤时间，直流检测回路就会误以为是有漏电发生产生的电压，就会引起馈电开关漏电检测回路误动作。解决方案和对策：当漏电发生时还要排查掉电时接人系统时的启动开关是不是因为真空接触器不同步性造成的误动作。
如果低压供电系统的分开关过多，而其中的一路分支出现漏电故障时，则可以采用相同型号的馈电开关，以避免总馈电不相同而产生的相互干扰现象，影响低压供电系统的稳定性与安全性。
5.影响漏电保护可靠性及灵敏度的原因及解决方法
一是井下低压馈电开关漏电保护试跳不动作或者线路绝缘良好，漏电保护误动作，其原因有可能是辅助接地极没有接地或者辅助接地电阻大。漏电试跳是电源的一相通过试验电阻、试验按钮至辅助接地，当辅助接地电阻值过大或没接时，按下试验按钮后，线路对地绝缘值大于设定值或者零序互感器感应出来的零序电流小于设定值，智能综保则认定其可以运行，使开关不动作，所以新安装的低压馈电开关必须接辅助接地，且辅助接地电阻值小于4Ω。
二是开关所带负荷及线路绝缘良好，但总是漏电掉闸，其原因可能是工作线路过长，对地电容电流加大。在分开关没有动作的时候，由于总馈电采用的附加直流检测法，因为电容过小，导致分开关不动作，总开关越级跳闸，解决方法是修正系统电容，增大电容容量。
三是当一个低压供电回路总馈电所带的分开关过多时，或有一路分支线路发生漏电故障时，会提高越级跳闸的几率，造成大范围停电事故，故一般分馈电不宜超过5台，并尽量采用同种型号的馈电开关，以便于使用、检修维护。因为在低压供电系统中，总开关一般采用的是附加直流电源的漏电保护方式，当所采用的总馈电不一样时，其附加的直流电源电压有可能不同，则会在同一供电系统中相互造成干扰，影响检漏单元的工作稳定性。
总结：综上所述，煤矿井下低压供电系统对于煤矿井下作业的安全与稳定，具有不可忽略的重要作用，应当重视煤矿井下的低压馈电开关及照明设备，对它们进行漏电检测和试验，认真记录运行状态值，并加强对低压供电系统电缆线路的巡查，通过对井下低压供电系统的漏电保护动作的原理分析，可以快速、准确地查找出漏电故障点，并分析故障产生的原因，采取相对应的解决方案和对策，确保煤矿井下的稳定与安全。
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论文作者:张伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/1
标签：井下论文; 供电系统论文; 低压论文; 故障论文; 动作论文; 煤矿论文; 电流论文; 《电力设备》2018年第1期论文;