煤礦井下低壓供電系統(tǒng)漏電保護(hù)研究

沈亞兵

0 前言

因礦井作業(yè)環(huán)境惡劣，礦井內(nèi)存在大量的易燃易爆氣體，這就對(duì)礦井的安全生產(chǎn)提出了更高要求。而漏電保護(hù)作為礦井的三大保護(hù)系統(tǒng)之一，借助其可更好地保護(hù)礦井職工生命安全。

在礦井日常生產(chǎn)作業(yè)中，低壓設(shè)備故障以及線路漏電故障是引發(fā)礦井供電事故的重要原因，同時(shí)漏電故障也易給職工安全操作埋下重大安全隱患。受擠壓、碰撞等因素的影響，運(yùn)行中的電氣設(shè)備以及電纜等也易出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，一旦發(fā)生漏電現(xiàn)象，便易形成火花，若這些火花突遇甲烷等有害氣體后便易爆炸，會(huì)嚴(yán)重威脅礦井作業(yè)人員人身安全，對(duì)此，必須充分了解礦井供電系統(tǒng)漏電原因，并做好漏電保護(hù)工作。

1 礦井供電系統(tǒng)漏電原因

1.1 電氣設(shè)備及線纜原因

在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中，因受地理因素以及工作環(huán)境等因素的影響，礦井內(nèi)布設(shè)的各種線路易發(fā)生嚴(yán)重受潮現(xiàn)象與腐蝕現(xiàn)象，供電線路易出現(xiàn)破損與過(guò)早老化現(xiàn)象，供電系統(tǒng)易出現(xiàn)漏電故障。與此同時(shí)，供電設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行也易出現(xiàn)嚴(yán)重發(fā)熱現(xiàn)象，若不能及時(shí)處理這種發(fā)熱，設(shè)備長(zhǎng)期過(guò)熱運(yùn)行，便易出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。此外，在復(fù)雜工作環(huán)境下，電纜及相關(guān)電氣設(shè)備也較難管理，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)因不能及時(shí)到位的維修設(shè)備及電纜而引發(fā)漏電事故的現(xiàn)象[1]。

1.2 管理維修原因

借助完善的工程管理可更好地防止供電系統(tǒng)發(fā)生漏電故障，在供電系統(tǒng)即將正式投入使用前，工作人員應(yīng)嚴(yán)格審查系統(tǒng)，并應(yīng)依據(jù)相關(guān)使用計(jì)劃來(lái)布線，同時(shí)為更好的防治自然環(huán)境影響線路或設(shè)備運(yùn)行，應(yīng)避免酸性井水對(duì)設(shè)備造成侵蝕。同時(shí)受礦井作業(yè)環(huán)境的影響，如礦井陰暗潮濕、采光不良等因素的影響，也易出現(xiàn)因人為操作不當(dāng)而出現(xiàn)電纜破損發(fā)生漏電的現(xiàn)象。此外，相關(guān)檢修維護(hù)人員維修作業(yè)的不及時(shí)、不到位，也易引發(fā)礦井安全事故[2]。

電網(wǎng)在出現(xiàn)故障形成火花的情況下，遇到甲烷等易燃?xì)怏w便易產(chǎn)生火災(zāi)。漏電電流借助路徑也會(huì)形成電位差，且隨電流數(shù)值的增大，產(chǎn)生的電位差也會(huì)越大，當(dāng)電管兩端與存在電位差的兩點(diǎn)發(fā)生接觸時(shí)，便易產(chǎn)生爆炸事故。

對(duì)此，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)漏電現(xiàn)象后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行停電處理，謹(jǐn)防發(fā)生各種安全事故[3]。

2 供電系統(tǒng)漏電保護(hù)措施

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)很多煤礦企業(yè)低壓供電系統(tǒng)所用的漏電保護(hù)裝置大多為雙向保護(hù)，在縱向和橫向都可實(shí)現(xiàn)保護(hù)，無(wú)論系統(tǒng)中哪個(gè)部分出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，都易致使低壓總開(kāi)關(guān)停止運(yùn)行，這樣一方面會(huì)影響礦井正常生產(chǎn)，另一方面也會(huì)對(duì)礦井安全生產(chǎn)造成影響。

當(dāng)?shù)V井供電系統(tǒng)絕緣電阻值較低時(shí)，便易出現(xiàn)漏電故障，這時(shí)漏電保護(hù)裝置應(yīng)及時(shí)發(fā)出動(dòng)作，第一時(shí)間把電源饋電開(kāi)關(guān)切斷，謹(jǐn)防事故擴(kuò)大化，同時(shí)可讓人體觸電危險(xiǎn)盡量小，并降低接地電流造成的危害[4]。

2.1 裝設(shè)自動(dòng)復(fù)電漏電保護(hù)裝置

對(duì)于選擇性漏電保護(hù)系統(tǒng)而言，旁直零式保護(hù)系統(tǒng)性能最為完善，其不僅可實(shí)現(xiàn)縱向選擇，而且可進(jìn)行橫向選擇，且把漏電保護(hù)插件布設(shè)于總開(kāi)關(guān)處后，會(huì)具有更高的安全性。自動(dòng)復(fù)電漏電保護(hù)系統(tǒng)具有可靠性高、可選性好以及動(dòng)作迅速等優(yōu)點(diǎn)，自動(dòng)復(fù)電裝置不同于自動(dòng)斷電裝置，其主要由一次性機(jī)構(gòu)來(lái)組成，礦井供電系統(tǒng)裝設(shè)此系統(tǒng)后，可安全及時(shí)的恢復(fù)送電[5]。

2.2 零序電流方向保護(hù)措施

對(duì)于礦井供電系統(tǒng)而言，當(dāng)部分支路出現(xiàn)漏電現(xiàn)象或發(fā)生單相漏電情況后，流經(jīng)故障支路的電流會(huì)明顯不同于非故障支路，基于此，可借助零序電流方向保護(hù)措施來(lái)更好地保護(hù)礦井供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

3 預(yù)防供電系統(tǒng)漏電的措施

3.1 定期檢查設(shè)備

當(dāng)?shù)V井供電系統(tǒng)出現(xiàn)漏電現(xiàn)象后，應(yīng)及時(shí)組織相關(guān)技術(shù)人員深入分析漏電原因，并采取相關(guān)措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)。同時(shí)在日常生產(chǎn)作業(yè)中，礦井作業(yè)人員應(yīng)定期檢查相關(guān)機(jī)電設(shè)備，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)安排維修，必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的改造升級(jí)，另外應(yīng)做好供電線路的維護(hù)保養(yǎng)工作，對(duì)于一些老化現(xiàn)象較嚴(yán)重，存在漏電現(xiàn)象的線路，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換，且應(yīng)做好供電線路及設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)工作，以確保供電線路的絕緣性能良好，進(jìn)而更好地保障礦井安全生產(chǎn)。

3.2 裝設(shè)漏電保護(hù)裝置

受礦井生產(chǎn)環(huán)境較惡劣的影響，一方面礦井內(nèi)很多電氣設(shè)備的絕緣性能都會(huì)大打折扣，另一方面巷道中敷設(shè)的低壓電纜，還易受到掉落的巖石或煤塊的沖擊，致使其外層破損，易出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，一旦發(fā)生漏電現(xiàn)象，若不能及時(shí)處理這些故障，這些漏電現(xiàn)象產(chǎn)生的火花突遇甲烷等氣體后，便易出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象，會(huì)嚴(yán)重威脅礦井作業(yè)人員的人身財(cái)產(chǎn)安全，對(duì)此礦井作業(yè)人員應(yīng)在礦井中裝設(shè)必要的漏電保護(hù)裝置，且裝設(shè)的漏電保護(hù)裝置應(yīng)具有較好的可靠性，并能很好地檢測(cè)供電系統(tǒng)的漏電情況。人們常用的檢漏裝置有選擇性檢漏繼電器與非選擇性檢漏繼電器，這兩種繼電器均可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)漏電停止運(yùn)行，在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，當(dāng)電氣絕緣情況高于繼電器限制額度后，所裝設(shè)的繼電器便可及時(shí)把電源切斷，讓設(shè)備停止運(yùn)行。所裝設(shè)的撿漏繼電器不僅動(dòng)作靈敏，而且動(dòng)作迅速，其一方面可及時(shí)切斷漏電線路，另一方面還可確保其他線路的正常穩(wěn)定運(yùn)行，這樣可更好地保障礦井安全生產(chǎn)[6]。

4 低壓饋電開(kāi)關(guān)漏電動(dòng)作原理及保護(hù)方式

4.1 漏電動(dòng)作原理

以基爾霍夫電流定律（流入電路中任何某個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和都為0）為基礎(chǔ)，研制出了KBZ系列饋電開(kāi)關(guān)漏電保護(hù)裝置。當(dāng)前，低壓饋電總開(kāi)關(guān)大多應(yīng)用了附加直流電源檢測(cè)式漏電保護(hù)裝置，讓一直流電壓U從智能綜合保護(hù)端輸出，讓正極與大地相連，負(fù)極途經(jīng)零序電抗器EK與三相電抗器SK最終流入三相電網(wǎng)，而直流電流可借助電網(wǎng)對(duì)地絕緣電阻R可形成一通路。借助系統(tǒng)智能綜合保護(hù)作用可對(duì)線路絕緣情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在線路絕緣值情況比規(guī)定值低的情況下，可判定線路發(fā)生漏電現(xiàn)象，執(zhí)行跳閘動(dòng)作，當(dāng)?shù)陀陴侂娍傞_(kāi)關(guān)設(shè)定值后還可執(zhí)行絕緣低閉鎖動(dòng)作（如表1所示），這樣可更好地保護(hù)礦井供電設(shè)備及相關(guān)作業(yè)人員的人身安全。

表1 漏電閉鎖、保護(hù)動(dòng)作值

4.2 低壓饋電開(kāi)關(guān)的漏電保護(hù)方式

對(duì)于低壓饋電分開(kāi)關(guān)的漏電保護(hù)方式而言，其屬于零序電流式漏電保護(hù)，其主要是借助電網(wǎng)的三相電壓對(duì)稱，三相負(fù)載相同，它們的電流矢量總和為零，且電流互感器二次側(cè)無(wú)電流及電壓的特性的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)電流互感器二次側(cè)實(shí)際電流情況進(jìn)行科學(xué)、合理的檢測(cè)，來(lái)判斷漏電與否的。當(dāng)?shù)V井供電系統(tǒng)出現(xiàn)漏電現(xiàn)象后，其三相電壓會(huì)出現(xiàn)不對(duì)稱現(xiàn)象，零序電流便不再是零，這時(shí)智能綜合保護(hù)輸入端便可測(cè)得一電流，同時(shí)智能綜合保護(hù)還可對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大與比較，當(dāng)輸入值比設(shè)定值大時(shí)，保護(hù)裝置便可發(fā)生動(dòng)作把故障線路及時(shí)切斷，并把故障顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的漏電保護(hù)功能[7]。

5 低壓饋電開(kāi)關(guān)漏電故障的查找方法

因礦井地質(zhì)條件復(fù)雜，施工環(huán)境惡劣，加之作業(yè)人員施工作業(yè)不規(guī)范，如電纜接頭不達(dá)標(biāo)，線路吊掛混亂等現(xiàn)象都易損壞供電線路，引發(fā)漏電故障，會(huì)對(duì)礦井安全供電造成嚴(yán)重威脅。當(dāng)?shù)V井供電系統(tǒng)，突發(fā)漏電現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)第一時(shí)間觀察線路絕緣情況，當(dāng)比22kΩ小時(shí)，屬于絕緣閉鎖狀態(tài)，應(yīng)把故障線路拆除后，再對(duì)線路絕緣值進(jìn)行詳細(xì)觀察，當(dāng)開(kāi)關(guān)顯示比1MΩ大時(shí)，這時(shí)低壓饋電開(kāi)關(guān)便開(kāi)始發(fā)出送電指令，若送電后不存在異?，F(xiàn)象，便可排除此故障掉閘現(xiàn)象不是由開(kāi)關(guān)問(wèn)題引起的。

另外可借助低壓搖表來(lái)對(duì)故障線路絕緣值情況進(jìn)行遙測(cè)，若發(fā)現(xiàn)某相絕緣值較低，便可推斷出其屬于單相接地故障?？蓮碾娎|接頭處以及存在淋水潮濕處開(kāi)始查找，應(yīng)仔細(xì)檢查這些地方，看這些地方有無(wú)破皮、砸傷以及擠壓、燒損等現(xiàn)象，如果存在上述現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)安排專業(yè)人員進(jìn)行處理，處理好后再測(cè)量其絕緣值，若其絕緣值大于等于200kΩ，則可視作故障點(diǎn)已得到順利排除，若其絕緣值較小，則應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行查找[8]。

6 結(jié)束語(yǔ)

總之，礦井低壓供電系統(tǒng)屬于保障礦井安全，穩(wěn)定生產(chǎn)的重要系統(tǒng)，一旦其發(fā)生漏電故障，必然會(huì)嚴(yán)重影響到礦井正常生產(chǎn)。對(duì)此，必須了解礦井供電系統(tǒng)漏電原因，并采取相關(guān)保護(hù)措施進(jìn)行保護(hù)，只有這樣才能確保礦井低壓供電系統(tǒng)的安全、連續(xù)、可靠運(yùn)行，才能更好地保障礦井安全生產(chǎn)。