孔灵洁

漏电保护器在煤矿井下安全供电中的作用

孔灵洁

煤矿井下环境特殊，如空气相对湿度大，环境温度高，施工条件差，影响煤矿井下安全供用电。针对井下供电系统中发生漏电的原因，漏电的危害，提出了预防漏电的措施。

煤矿开采；煤矿井下电网；漏电保护

漏电保护是保证煤矿井下供电安全运行的三大保护 (接地、过流、漏电） 之一。根据《煤矿安全规程》：由采区变电所，移动变电站，配电点引出的馈电线必须有检漏装置。选择性的漏电保护装置可保证漏电发生时自动切断漏电馈电线路。煤矿井下环境特殊，如空气相对湿度较大，环境温度高，施工条件差，排风散热差等，必须做好井下漏电保护，保障煤矿安全供电。

1 煤矿井下漏电的原因

①井下检修人员对电缆、开关等电气设备的检修维护不到位，或其操作使用不当造成漏电。

②井下空气潮湿，电缆受潮，绝缘降低；电缆敷设条件差，有些电缆拐弯弯曲半径小于规定值，使外皮出现皲裂，铠装被破坏；运行中的电缆被盘成圆型或盘成“8”字或S形状，涡流使电缆发热，绝缘性能明显降低，发生漏电。

③设备维修时，停、送电没设专人进行可靠联系，发生操作失误；或带电作业，造成人身触及一相而漏电；或带负荷操作开关，产生弧光放电，造成一相接地漏电；或电气设备内部改动或维修时有螺丝等遗留物，造成某一相碰壳而发生漏电。

④电气产品质量有缺陷，在运行时被击穿发生漏电。

⑤电气设备容量、电缆载流量选择不合适，造成长期过载而发热，易发生漏电。

⑥电缆与设备在连接时，由于接线嘴压板不紧，接头在运行中受热产生松脱而碰壳，发生漏电。

⑦有些电缆频繁弯曲移动，使电缆部分芯线折断，刺破电缆绝缘层和接地芯线接触而发生漏电。

2 煤矿井下电网漏电的危害

①烧毁电气设备。由于电缆设备漏电，且漏电量小，短时其值未达到短路保护装置动作的电流值，短路保护装置就不动作。如果长时间有漏电电流通过绝缘损坏处，可使井下场所的可燃烧物质（如橡套电缆、护套线等）着火，易烧毁电气设备。

②引起瓦斯煤尘爆炸。电气设备（电动机、开关等）一相绝缘损坏而碰壳，漏电电流将通过外壳流入地表形成回路，此时一旦断开漏电电路（如设备外壳离地），将在断开处产生电火花，明火有可能引起煤尘燃烧、瓦斯爆炸。

③超前引爆电雷管。电网漏电，由于井下地面高低不平，漏电电流在其通过的路径上产生电位差。漏电电流越大，电位差越大。如果电雷管两端引爆线与漏电电路上具有一定电位差的两点相接触，就可能引起电雷管超前引爆。

④伤害人身。电气设备因绝缘损坏使外壳带电，如果人体工作时接触此设备外壳，易导致人身触电事故。

3 漏电保护的作用

①电网对地绝缘电阻低于安全值时，漏电保护开关能迅速、可靠动作切断电源，减少人身触电事故及瓦斯、煤尘爆炸发生。煤矿井下规定的人身触电安全电流为30 mA以下。如果电网绝缘电阻值下降，当人身触电电流达到30 mA时，漏电继电器立即动作。

②电网发生漏电或人身触电时，漏电保护装置迅速自动断开总馈电开关，保障人身安全。

③漏电保护装置能对电网电容电流进行补偿，减少漏电电流。电容电流的补偿，可在电网的中性点与大地间增设感性支路。通过调整电感量，使电感电流与电容电流平衡互相抵消。构成附加直流检测式漏电保护。图1是其附加直流源电路，其中附加直流电源的检测为：直流电源正端，

图1 附加直流源电路

4 漏电保护装置的分类

目前煤矿井下电气漏电保护装置常用的有3种：附加直流电源、零序电流法方向型、零序电压。从保护方式可分为：选择性漏电保护、漏电闭锁、漏电保护。

为防止人身触电或漏电所造成的各种伤害，井下用电不仅须装设漏电保护装置，还须正确选用电气设备规格、型号，采用中性点绝缘的供电系统、保护接地等措施。

通过对常用漏电保护的使用，笔者认为，附加直流源的检测方法无选择性，其缺点是不易寻找故障点，而且会导致整个工作面停电，而零序功率选择性漏电保护方法则克服了这一缺点。在总开关上使用时，如果干路发生漏电故障，则整个工作面都停电；如果在分开关上装设，当供电支路上有漏电故障时，就只该支路停电，其他支路仍正常工作。

5 漏电保护器的检测及保护原理

以两分支的电网系统为例探讨漏电保护器的检测、保护原理。

Rs，大地，三相电网，电网绝缘电阻，三相电抗器、

R、直流电源的负端。

系统中的检测电流I：

式中：RL——三相电抗器每相线圈的直流电阻；

RE——接地电阻；

r∑——三相电网对地总绝缘电阻，r∑=r/3。

实际上，式 (1)中仅r∑为变量，因此检测电流I就可反映电网的绝缘情况。

取样电阻上的电压为：

三相电网对地的总绝缘电阻：

电网正常运行时，根据式 (3)即可连续监测电网绝缘电阻。利用附加直流电源实现漏电保护，装置不具备选择性，当电网中发生漏电故障时，该装置都会无选择性地动作。

5.1 附加直流源的漏电检测

5.2 零序功率选择性漏电保护原理

电网发生漏电故障，最容易检测到的是电网各相对地绝缘电阻的降低。因为，在三相电网，附加一个独立的直流电源，使它作用于三相电网与大地之间，在三相对地的绝缘电阻上，将有直流电流通过。所以，能有效检测到该电流大小的变化，就能反应出电网对地绝缘电阻的变化；能有效检测该电流，就可以

零序功率选择性漏电保护是利用零序电压与零序电流的相位判别原理来实现的。当电网某一相发生漏电时，故障支路的零序电流与非故障支路的零序电流相位相反，故障支路零序电流滞后于零序电压90°，而非故障支路零序电流则超前于零序电压90°，相位图见第44页图2。

6 防漏电措施

①通过人为改善电气设备作业环境，加强管理，防止电缆受挤压、碰撞、过度弯曲、刺伤、划伤、折断等机械损伤；

②各种电路导线连接要牢固，无毛刺、松脱现象；

③维修电气设备时要严格按煤矿井下电气操作规程操作；

④井下用电设备须设置可靠的保护接地装置；

⑤采用电感、电容特性对电网对地电容电流进行补偿；

⑥加强管理力度，提高产品质量，按规定定期对电气设备、电缆进行电气绝缘性能测试；

⑦避免电气设备和电缆长期过负荷、违章运行。

7 煤矿井下漏电保护装置现状

主要有带漏电闭锁的检漏继电器JJKB30型、JY82型、JL82型检漏继电器，和选择性漏电保护装置（如KXL-1型、8SG1100型）。

因为JJKB30型馈电开关与带漏电闭锁的检漏继电器配合使用才能发挥漏电检测的作用，因此其使用有局限性。JL82型检漏继电器没有选择性，没有漏电闭锁装置。

JL82型检漏继电器在三相主电路中没有过流保护。目前在JL82型检漏继电器中，主要采用的是人为在中性点电网接入电感、电容电流补偿技术，即通过补偿漏电点电容性电流平衡漏电电流值，但是这一技术的缺陷就是很难实现选择性漏电保护。

人为接地分流技术与选择性漏电保护技术相配合，既可保证人身安全，又可解决漏电故障的选择性问题。因此，带有人为接地分流技术的选择性漏电保护将是将来漏电保护的发展方向。

Function of Residual Current Operated Protective Devices in the Safe Power Supply of Coal Mine

Kong Lingjie

The underground environment of mines is very special,such as high relative humidity,high temperature,poor constructing conditions，which affect the safe power supply of coal mine.Aiming at the reasons and harms of leakage current in the power supply system of coal mine,the article proposes measures to prevent leakage current.

coal mining;underground power grid;leakage current protection

TM77

B

1000-4866（2012）01-0042-03

孔灵洁，女，毕业于太原理工大学（机械工程及自动化专业），现在大同煤矿集团平旺物业管理公司工作，工程师。

2012－01－05

2012－01－19