浅析煤矿井下低压供电系统漏电保护问题

浅析煤矿井下低压供电系统漏电保护问题

周航

鄂尔多斯市伊化矿业资源有限责任公司 内蒙古鄂尔多斯市 017000

摘要：煤矿企业是国民经济发展的支柱型企业，企业开发的煤炭资源能够有效满足各行各业的发展需求。在煤炭开采与生产过程中，需要应用多种设备和技术，生产的安全风险系数相对比较高。供电设备作为煤矿生产的基础设备之一，其安全、高效运行事关煤矿工人的生命安全，供电设备一旦发生故障可能会引发火灾以及其他安全事故。因此，在煤矿开采过程中做好供电设备的安全防护与电气保护工作极为重要。

关键词：煤矿；低压供电系统；漏电保护

引言

矿井供电系统的可靠性和安全性是保证工作面安全、高效生产的基础。工作面供电包括低压供电和高压供电。其中，低压供电的保护装置主要依赖于移变低压馈出柜和馈电开关等气设备。随着工作面低压电气设备容量及电压等级、工作面距离及供电距离的增加，传统馈电保护装置的可靠性和保护无法满足实际生产的要求。因此，本文开展关于煤矿供电馈电保护装置的研究，旨在提升其可靠性、安全性和连续性。

1零序电压检测原理分析

对于运用变压器中性点不接地系统的低压电网而言，其在常规作业时供电电缆多能维持良好的绝缘性，这一状态下电缆对地绝缘电阻值一致，电网中不会出现零序电压。但如果电网出现漏电事故或单相接地现象，整个系统电网的三相对地绝缘阻值便会不再相同，从而造成地缘阻抗失衡，系统电网生成零序电压。因此，借助零序电压互感装置对系统电网进行实时检测，一旦电网发生漏电或出现电缆绝缘阻值减小，进而造成零序电压产生，互感装置便会立即产生感应，并将相关信息上报控制中心。而在零序电压数值等同电网漏电整定值后，该系统便会第一时间切断电网供电，以充分保证系统安全。

2煤矿电气设备与供电系统保护的作用

2.1降低电火灾发生的概率

在煤矿采掘工作实施期间，煤矿工人必须要掌握一定电力方面的知识，这样在电气设备发生故障后，才能更好地进行保护自我。然而，当前中国大部分煤矿工人的综合素质参差不齐，许多工作人员对于供配电基础知识了解不多，当电气设备发生故障引发安全事故后，缺乏一定自救能力。而煤矿供电设备的安全防护与电气保护技术的应用，能在一定程度上保护工人的作业安全[1]。比如，煤矿井下环境潮湿，设备运行过程中容易出现漏电问题，电设备故障率比较高。针对这种情况，必须加强防爆电气设备日常保养维护工作，定期检查清理隔爆面并涂抹凡士林，放入足量干燥剂，这样做可以保证设备的隔爆性能完好，防止水汽进入，提高绝缘设备的性能，使设备能够更加安全运行

2.2降低漏电事故发生率

漏电属于煤矿作业中电气设备运行常见故障之一，是由多种因素引起的，比如：电缆不符合标准，煤矿作业期间安全工作实施不到位，电缆线路被煤岩或设备挤伤，漏出芯线或外皮破损，这样都可能会引发漏电事故。漏电事故的发生轻则会影响电气设备的正常运转，重则会对煤矿作业人员的人身安全构成威胁。因此，在煤矿作业期间，必须要想办法降低漏电事故发生率。煤矿供电设备的安全保护与电气保护技术的应用可以有效规避这类问题，比较常见的解决措施是在电气设备上安装漏电保护装置，这样能够第一时间发现漏电问题，并及时给出信息引起工作人员的注意，以便第一时间查找并解决漏电问题，保证电气设备的正常运行以及工作人员的人身安全。

3煤矿井下低压供电系统漏电保护措施

3.1电压保护

在研究电压保护时，可从以下方面进行分析：a)过电压保护。在煤矿井下施工中，利用过电压保护来保障其电网线路，有利于缓解设备的高压状态，以免损害备。系地在进行过电压保护定值整定时，一般来说无需投跳闸，若有必要，也只需投跳闸过电压设备。要根据实际情况制订延时保护，以免当电压发生瞬间波动时过电压保护装置发生误动，引起错误报警。可将延时时限控制在5s之上，同时过压值需根据额定电压值的具体数据来进行设定，一般情况下为额定电压值的120%。b)低电压保护。低电压保护电源线路中是否需要进行投跳闸，需根据煤矿供电运行的实际要求决定[3]。一般情况下带负荷的回路低电压保护，要实施投跳闸。在设置低电压保护整定时间时，可将其控制在500s之上，以规避电压波动时间，防止出现误动。低电压保护电压值通常为额定数值的0.5倍、0.6倍左右，需注意的是无需将低电压保护装置设置于中进线处。

3.2馈电开关保护装置的应用

为验证本文所研究设计的馈电开关保护装置对电网参数保护的效果，本节以对工作面电气设备过压和欠压保护为例开展试验研究。根据《煤炭安全规程》的相关规定，要求馈电开关保护装置当实测电压值为额定电压值的75%~110%时仍能够可靠、稳定运行。对于过电压保护而言，当电压值大于额定电压值的110%时，馈电开关保护装置的延时时长为3s。当电网出现欠压或者过压现象时，基于馈电开关保护装置能够按照设定电压值和延时时长对电网进行保护，且控制误差较小。

3.3漏电保护

据统计表明，矿井电网故障有70%均是由于漏电所导致的。漏电主要由于工作面湿度较大、环境相对恶劣所导致。导致漏电事故的原因众多，包括主观和客观两方面。此外，漏电还会导致短路故障的发生，从而在影响设备正常运行的同时，还会导致火灾、瓦斯等事故的发生。鉴于矿井供电电网各种故障并存的现状，急需一套高性能、高可靠性的综合保护系统实现对供电系统的保护。

3.4过载保护

所谓过载指的是矿井电气设备在超过额定电流值的情况下运行。一般的电气设备允许在短期内过载运行；但是，当电气设备长时间在过载状态下运行时，设备本身的绝缘材料会被老化，甚至存在击穿的可能导致被烧毁。因此，需为矿井电气装置配置过载保护系统，其保护原理为：当检测到运行电流值大于额定电流值时保护系统会判定为过载；当仍然以过载电流值运行时，保护系统会自动断开电流。

3.5漏电检测分析

井下供电系统作为矿井生产开展的基础保障之一，其运行质量对整个矿井综合效益有着直接的影响。而漏电保护作为矿井供电安全的重要保护手段，加强对相关技术的应用探究意义重大。井下低压供电系统受作业环境和电缆长度的干扰，往往存在分布电容，同时变压器三相中性点不接地在供电系统应用中发生漏电时的电流较小，这使得常规的漏电保护装置时常出现漏检现象。此次研究，针对不同漏电检测方法的原理做出具体的深入分析，指出了不同检测方法在应用中的优点和不足，对矿井生产高效开展有着一定的助推意义。

3.6附加直流保护

在进行附加直流保护定值整定时，可从高压附加直流保护和低压附加直流保护两方面分析。高压附加直流保护，被称为绝缘监视，其需要将匹配电阻安装于双屏蔽电缆中，具体位置在屏蔽芯线、地之间，位于线路末端，且电阻的阻值具有固定性。

结束语

煤矿供电系统为采掘工作面的动力源泉，供电系统的可靠性和安全性影响煤矿的安全生产。煤矿供电系统在实际运行中存在短路、过压、欠压、过载以及漏电等故障严重威胁工作面。为此，本文以DSP处理器为核心设计一款高压开关综合保护系统，基于对现场电压信号、电流信号以及零序电压信号和零序电流信号采集分析的基础上，确定供电网络故障类型和故障原因，为作业人员定位故障和解决故障提供扎实的依据。此外，基于高压开关综合保护系统还可实现对故障类型进行存储并显示。总之，本文所设计的高压开关综合保护系统可保护煤矿供电的安全、可靠、高效运行。

参考文献：

[1]刘晓斌.煤矿低压供电系统漏电检测分析[J].能源与节能,2021(04):146-147.

[2]镡瑞宏.煤矿高压开关综合保护系统的设计[J].当代化工研究,2021(08):80-81.

[3]席欣.矿井供电过程漏电监控保护系统设计[J].机电工程技术,2021,50(04):76-78.

[4]童立凡.煤矿供电馈电保护装置的研究与应用[J].机械管理开发,2021,36(02):204-205+208.

[5]曹国星.煤矿供电设备的安全防护与电气保护技术分析[J].能源与节能,2021(02):118-119+216.