邵修軍

摘要：由于煤礦井下環(huán)境的特殊性，發(fā)生漏電與人身觸電的幾率遠(yuǎn)比一般地面工業(yè)高，因此，必須采取有效措施，預(yù)防這類電氣事故的發(fā)生。該文介紹了煤礦井下低壓中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)漏電保護(hù)裝置的現(xiàn)狀，針對(duì)目前常見(jiàn)裝置存在的問(wèn)題，提出了漏電保護(hù)以后發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：煤礦低壓漏電保護(hù)發(fā)展方向

0引言

漏電保護(hù)是煤礦井下供電系統(tǒng)的重要保護(hù)之一，煤礦井下低壓系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中絕大多數(shù)故障是單相漏電故障，盡管它不破壞系統(tǒng)的對(duì)稱運(yùn)行，若不及時(shí)處理極易發(fā)展為兩相短路，而且煤礦井下有瓦斯爆炸和人身安全等因素，其危害性更大。

煤礦安全規(guī)程規(guī)定：井下低壓漏電動(dòng)作跳閘，但是由于低壓漏電時(shí)，零序電流小，有很大的分散性，動(dòng)作時(shí)間要短，給實(shí)現(xiàn)漏電電阻的測(cè)量和有選擇行地漏電保護(hù)帶來(lái)一定的困難。早期由“漏電繼電器”和“漏電保護(hù)單元”組成的低壓漏電保護(hù)系統(tǒng)，由于檢測(cè)漏電電阻的原理存在重要缺陷，無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)有選擇性漏電保護(hù)，近年來(lái)應(yīng)用于廣泛的智能型低壓開(kāi)關(guān)中的選擇性漏電保護(hù)功能，只是應(yīng)用了單片機(jī)技術(shù)，其漏電保護(hù)原理沒(méi)有突破，使用效果也很差。

1井下低壓電網(wǎng)發(fā)生漏電的危害

煤礦井下低壓電網(wǎng)大部分在采區(qū)，環(huán)境條件惡劣，又是工作人員和生產(chǎn)機(jī)械比較集中的地方，電網(wǎng)若發(fā)生漏電，將導(dǎo)致以下危險(xiǎn)：

1.1人身觸電當(dāng)電氣設(shè)備因絕緣損壞而使外殼帶電，而工作人員又接觸此外殼時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致人身觸電事故。此時(shí)如地電流的一部分將要從人體流過(guò)，其數(shù)值大到一定程度就會(huì)造成工作人員的傷亡。工作人員觸及刺破橡套電纜外護(hù)套而暴露在空氣中的芯線時(shí)一種更加嚴(yán)重的人身觸電，此時(shí)，入地電流絕大部分流經(jīng)人體，因而對(duì)工作人員的危險(xiǎn)性更大。

1.2引起沼澤氣及煤塵爆炸我國(guó)大部分煤礦有沼氣喝煤塵爆炸的危險(xiǎn)，當(dāng)井下空氣中沼氣活煤塵達(dá)到爆炸濃度且有能量達(dá)到0.28mj的點(diǎn)火源時(shí)，就會(huì)發(fā)生沼氣活煤塵爆炸。井下的點(diǎn)火源絕大部分是電火花，而漏電所產(chǎn)生的電火花則占有相當(dāng)?shù)谋壤?，?dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地或設(shè)備發(fā)生單相碰殼時(shí)，在接地點(diǎn)就會(huì)產(chǎn)生電火花，若此電火花具有足夠的能量，就可能點(diǎn)燃沼氣和煤塵。

1.3使電雷管無(wú)準(zhǔn)備引爆漏電電流在其通過(guò)的路徑上會(huì)產(chǎn)生電位差，漏電電流的數(shù)值越大，所產(chǎn)生的電位差就越大，如果電雷管兩端引線不慎與漏電回路上具有一定差的兩點(diǎn)相接，就可能發(fā)生電雷管無(wú)準(zhǔn)備爆炸的事故。

1.4燒損電氣設(shè)備，引起火災(zāi)長(zhǎng)期存在的漏電電流，尤其是兩相經(jīng)過(guò)度電阻接地的漏電電流，在通過(guò)設(shè)備絕緣損壞處時(shí)將散發(fā)出大量的熱，使絕緣進(jìn)一步損壞，甚至使可燃性材料(如非阻燃性橡套電纜)著火燃燒。

1.5引起短路事故據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有30％的單相接地故障發(fā)展為短路。從而造成更大的電氣故障。對(duì)礦井安全造成嚴(yán)重威脅。漏電故障發(fā)展為短路的原因是很簡(jiǎn)單的，長(zhǎng)期存在的漏電電流及電火花使漏電處的絕緣進(jìn)一步損壞，最后危及相間絕緣而造成短路。

1.6嚴(yán)重影響生產(chǎn)按規(guī)程要求，一旦電網(wǎng)發(fā)生漏電，就必須停電處理，因而嚴(yán)重影響生產(chǎn)，降低煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。漏電故障的處理少則數(shù)小時(shí)，多則達(dá)幾個(gè)班次，有的工作面幾乎每班都發(fā)生漏電停電事故。另一方面，停電使局扇停轉(zhuǎn)，通風(fēng)惡化，沼氣積聚，反過(guò)來(lái)又威脅了礦井的安全。

2中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相漏電工況

2.1正常運(yùn)行工況：①各相對(duì)地電壓為相電壓。②中心點(diǎn)對(duì)地電壓Un=0，電網(wǎng)無(wú)零序電壓。③每相對(duì)地電容電流為le=juwc,并超前相電壓90°，由于各相電容電流對(duì)稱，正常運(yùn)行時(shí)電網(wǎng)無(wú)零序電流。

2.2單相漏電工況：①單相漏電時(shí)，漏電相對(duì)地電壓為零，非漏電相對(duì)地電壓升級(jí)為線電壓。②單相漏電時(shí)，系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓。⑨故障支路和非故障支路都出現(xiàn)零序電流。

3常見(jiàn)低壓漏電保護(hù)原理分析及缺點(diǎn)

常規(guī)的低壓漏電保護(hù)辦法為：總線開(kāi)關(guān)上安裝“檢漏繼電器”，饋電開(kāi)關(guān)內(nèi)安裝“漏電保護(hù)單元”，組成選擇性漏電保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)總開(kāi)關(guān)和支路開(kāi)關(guān)之間發(fā)生漏電，或支路發(fā)生漏電，安裝在支路上的“漏電保護(hù)單元”拒動(dòng)時(shí)，“檢漏繼電器”跳總開(kāi)關(guān)，當(dāng)支路發(fā)生漏電時(shí)，支路開(kāi)關(guān)內(nèi)安裝的“漏電保護(hù)單元”有選擇跳開(kāi)漏電支路開(kāi)關(guān)，目前使用的智能開(kāi)關(guān)中的漏電保護(hù)功能仍是采用了同樣的工作原理，與“檢漏繼電器”和“漏電保護(hù)單元”組成漏電保護(hù)沒(méi)有質(zhì)的變化。

3.1“檢漏繼電器”漏電電阻擠蛋測(cè)原理：“檢漏繼電器”內(nèi)部由三相電抗器組成人為中性點(diǎn)，在人為中性點(diǎn)和地間串接一直流電源和直流電流表、直流繼電器。為了不改變中性點(diǎn)接地方式，三相電抗器的感抗一般為幾十千歐，當(dāng)系統(tǒng)有漏電時(shí)，漏電點(diǎn)電網(wǎng)變壓器二次回路，電抗器、直流電源、電流表、直流繼電器和地之間構(gòu)成回路。根據(jù)歐姆定律，直流電流的大小直接反應(yīng)了電網(wǎng)對(duì)地絕緣水平，一般用直流電流表直接反應(yīng)漏電電阻大小，當(dāng)漏電電阻小到動(dòng)作值時(shí)，直流繼電器動(dòng)作其常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)講通過(guò)自動(dòng)饋電開(kāi)關(guān)的脫扣線圈或無(wú)壓釋放線圈自動(dòng)饋電開(kāi)關(guān)跳閘。

3.2“漏電保護(hù)單元”檢測(cè)漏電電阻原理：根據(jù)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)漏電工況所敘，正常情況下，系統(tǒng)零序電壓為零，系統(tǒng)發(fā)生漏電時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生零序電壓，由此可以把零序電壓大小做為判斷漏電的依據(jù)，當(dāng)零序電壓達(dá)到一定值時(shí)，即認(rèn)為漏電。

3.3“檢漏繼電器”和“漏電保護(hù)單元”對(duì)漏電電阻的測(cè)量方法統(tǒng)一，檢漏繼電器采用“附加電流電壓法”反應(yīng)漏電電阻，其特點(diǎn)是直接，精度高；“漏電保護(hù)單元”是通過(guò)“零序電壓法”估算漏電電阻，其特點(diǎn)是速度快，精度差，受系統(tǒng)電壓和系統(tǒng)電容的影響很大，由于在統(tǒng)一系統(tǒng)中，總開(kāi)關(guān)和支路開(kāi)關(guān)漏電電阻檢測(cè)方法不同，而且一種檢測(cè)方法精確，另一種檢測(cè)方法誤差較大，造成了動(dòng)作不統(tǒng)一的誤動(dòng)，常會(huì)出現(xiàn)支路開(kāi)關(guān)還沒(méi)有動(dòng)作，總開(kāi)關(guān)卻已經(jīng)跳閘誤動(dòng)的現(xiàn)象。

4低壓漏電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的方向

目前低壓漏電保護(hù)技術(shù)不能解決低壓漏電問(wèn)題，因?yàn)轭l繁誤動(dòng)和拒動(dòng)，給煤礦井下正常的安全生產(chǎn)帶來(lái)一定的隱患，以后低壓保護(hù)發(fā)展方向是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，算法現(xiàn)金、高速、合理采用集中控制模式，具有分散性漏電保護(hù)功能，動(dòng)作準(zhǔn)確、靈敏。

4.1采用集中控制模式：它把各支路開(kāi)關(guān)的零序電流信號(hào)集中到一個(gè)裝置內(nèi)，改裝置同時(shí)控制各支路開(kāi)關(guān)和總開(kāi)關(guān)，這種模式有點(diǎn)在于對(duì)各支路漏電程度進(jìn)行分析比較，誤判幾率大大降低，可實(shí)現(xiàn)分散性漏電保護(hù)。

4.2“零序電壓修正法”檢測(cè)漏電電阻，采用“零序電壓法”采集漏電電阻參數(shù)的同時(shí)對(duì)系統(tǒng)電容和系統(tǒng)電壓進(jìn)行自動(dòng)修正，從而達(dá)到不僅反應(yīng)速度快，而且大大提高了漏電電阻的測(cè)量精度。

4.3采用多種算法智能選擇和轉(zhuǎn)換決策漏電支路。

4.4采用“漏電電流大者優(yōu)先”原裝解決分散性漏電保護(hù)問(wèn)題。

5結(jié)束語(yǔ)

綜合以上選擇漏電支路方法，解決了漏電電阻受系統(tǒng)電壓和系統(tǒng)電容的影響問(wèn)題，解決了判別漏電支路單一判據(jù)可靠性差的問(wèn)題，解決了分散性漏電保護(hù)問(wèn)題，從而裝置的測(cè)量精確度和保護(hù)裝置的可靠性大大提高。