1、摘要由于煤礦井下環(huán)境的特殊性， 供電系統(tǒng)發(fā)生漏電的幾率遠比一般地面工業(yè)高， 煤礦井下供電電網發(fā)生漏電會嚴重威脅安全生產。 本文首先簡要分析了煤礦井下供電系統(tǒng)發(fā)生漏電的原因、漏電的危害和井下漏電保護的基本要求，然后介紹了幾種單一漏電保護方案，最后在此基礎上介紹了一種漏電綜合保護方案。 通過實施各類優(yōu)化方案， 可達到有效預防井下漏電事故，確保煤礦安全生產和職工的人身安全。關鍵詞：井下供電；漏電保護；單一保護方；綜合保護方案1前言保護接地、漏電保護、過流保護，稱為煤礦井下電氣網絡的3 大保護。漏電保護可以在設備或線路漏電時，通過保護裝置的檢測機構獲得異常信號，經中間機構轉換和傳遞，然后促使執(zhí)行機構動

2、作，自動切斷電源而起到保護作用。2第一章煤礦井下供電系統(tǒng)中發(fā)生漏電的原因一、煤礦井下供電系統(tǒng)中發(fā)生漏電故障一般由下列原因造成1、電纜或電氣設備本身的原因2、因施工不當引起漏電3、因管理不當引起漏電4、因維修操作不當引起漏電5、因意外事故引起漏電6、電纜在井下壓、砸、穿刺 ; 過分彎曲使電纜外皮出現裂隙； 運行中電纜盤圓或盤 “8”字；導致電纜發(fā)熱，絕緣老化，絕緣性能降低；7、用電設備、電纜閑置不用時，不能定期升井檢修或干燥，導致設備、電纜受潮，絕緣降低；8、電氣設備、電纜選擇不合適，造成長期過截而發(fā)熱，使其絕緣下降。二、煤礦井下供電系統(tǒng)中發(fā)生漏電的原因分析1、敷設在井下巷道內的電纜，由于井下環(huán)

3、境潮濕，且運行多年，其絕緣老化或潮氣入侵，引起絕緣電阻下降，使正常運行時系統(tǒng)對地的絕緣阻抗偏低或發(fā)生漏電；開關設備長期使用，接線板潮濕可能造成漏電； 其內部原件（主要是控制變壓器、 接觸器、繼電器、線圈、保護器等）或導線，因某種原因使絕緣化惡化、導線頭碰殼也會造成漏電；自動饋電開關中的過流繼電器，當調整螺桿擰得過低時也會因相對地放電而造成漏電。2、電纜接線錯誤，如誤將相線與地線相接，通電后就會發(fā)生漏電；橡套電纜接頭違反接線工藝要求，如不用電纜接線盒的連接和明接頭等，這樣接法都破壞了橡套的絕緣，在井下潮氣的侵蝕下容易發(fā)生漏電；電纜與設備聯(lián)接時， 由于芯線接頭不牢固， 密封不嚴、壓板不緊，運行或移

4、動時造成接頭脫落或接頭松動，使相線與金屬外殼直接搭接而漏電；橡套電纜懸掛方法違反煤礦安全規(guī)程規(guī)定，采用鐵絲或鐵質掛鉤懸掛，時間一長，揪可能發(fā)生漏電；開關或其他電氣設備的內部接線錯誤，或接線頭松脫碰殼，當合閘通電時便發(fā)生漏電。3、由于井下現場管理不當，電纜被埋壓、掉落浸泡于水溝中、巷道變形擠壓使其熱量不易散發(fā)， 時間一久將絕緣老化而漏電；電氣設備長期過負荷運行造成絕緣老化算壞而漏電；電動機因長期被煤石堵塞風道，水冷電機水壓不足或無水運行中造成散熱不良而發(fā)3熱，使絕緣老化受損而漏電。對已受潮或遭水淋、水淹的電氣設備，未經嚴格的干燥處理和對地絕緣電阻阻值遙測，繼續(xù)投入運行，極有可能發(fā)生漏電；在井下安

5、裝電纜接線盒，或電纜進行冷熱補接頭時， 由于線芯連接不牢固或由于絕緣膠澆灌不均勻，在運行期間芯線接頭發(fā)熱，使油和絕緣膠往外滲漏，嚴重時產生漏電。4、工人工作時勞動工具（鍬、鎬、釬等）易將電纜割傷或碰傷，造成漏電；此外對電氣設備、電纜的檢查維護不細致，操作使用不當造成的漏電。如：帶電檢修和搬遷電氣設備，使供電電纜受到拉、擠、壓等作用，也可能造成漏電；開關設備檢修后，殘留在開關內的線頭等未能清理干凈，或將小零件與電工工具等忘在開關內，如果這些東西碰到相線，送電后就會發(fā)生漏電； 修理電氣設備時， 由于停送電操作失誤、 帶電操作或接頭不慎，可能造成人身接觸及一相漏電；開關分、合閘時，由于滅弧機構有故障

6、，造成電弧熄滅困難、電弧接觸外殼而漏電；當發(fā)生漏電而切斷總電源后，為找漏電支路而分別強行送電也是造成重復漏電的原因。第二章煤礦井下發(fā)生漏電的危害煤礦井下由于空間比較狹小，空氣相對濕度較大，工作場所一般較潮濕，環(huán)境溫度高，施工條件差，盡管我們采取了各種防范措施，但仍不可避免井下供電發(fā)生漏電現象。煤礦井下電網發(fā)生漏電時，由于井下環(huán)境的特殊性，其危害性要比地面情況大得多。歸納起來有以下幾種情況。1 、導致人身觸電危險，而且人在井下觸及同地面同等電壓的帶電體時，會因井下環(huán)境比較潮濕，人體電阻小 (5001000 ) ，導致更不容易擺脫帶電體，造成觸電死亡的可能性更大。2 、漏電產生的雜散電流，有超前引

7、爆電雷管的可能，危害極大。3 、漏電產生的火花，能引起瓦斯或煤塵爆炸等惡性事故。4 、大量的漏電電流能使絕緣材料發(fā)熱或造成相間短路，從而引起火災等。5 、當發(fā)生單相接地時，會造成另外兩相對地電壓升高 3 倍，此時，電氣設備的絕緣要承受較高的電壓，可能會導致絕緣的破壞，使故障進一步擴大。6 、間歇性的單相接地會造成電網產生過電壓，使電動機、變壓器等絕緣較弱的電氣設備的絕緣被擊穿。4第三章井下低壓電網發(fā)生漏電的危害煤礦井下低壓電網大部分在采區(qū)，環(huán)境惡劣，工作人員和生產機械比較集中，電網若發(fā)生漏電，可能會導致以下危險：一、引起瓦斯和煤塵爆炸我國大部分煤礦都有瓦斯和煤塵爆炸的危險， 當井下空氣中的瓦斯

8、或煤塵達到爆炸濃度且存在能量達到 0.28 MJ 的點火源時，就會發(fā)生瓦斯或煤塵爆炸。當電網發(fā)生單線接地或設備發(fā)生單相碰殼時，在接地點就會產生電火花，若此時電火花具有足夠的能量，就可能點燃瓦斯或煤塵。二、引起人身觸電事故當電氣設備因絕緣損壞而使外殼帶電時，工作人員接觸外殼就會導致人身觸電事故。這時入地電流的一部分將要從人體流過， 會造成人員傷亡。 工作人員觸及刺破橡套電纜外護套而暴露在空氣中的芯線是一種更為嚴重的人身觸電，此時入地電流大部分流經人體，因此對人員的危害性更大。三、燒損電氣設備，引起短路長期存在漏電電流， 尤其是兩相的過渡電阻因接地而產生的漏電電流， 在通過設備絕緣損壞處時會散發(fā)出

9、大量的熱，使絕緣進一步損壞，甚至使可燃性材料著火燃燒。長期存在的漏電電流及電火花使漏電處的絕緣加快損壞， 破壞相間絕緣而造成短路， 形成更大的故障，對礦井安全造成嚴重威脅。四、使雷管無準備引爆漏電電流在其通過的路徑上會產生電位差，漏電電流的數值越大， 所產生的電位差就越大，如果電雷管兩端引線不慎與漏電回路上具有一定電位差的兩點相接觸， 就可能發(fā)生電雷管無準備爆炸的事故。五、嚴重影響生產漏電故障的處理時間很長，一旦電網發(fā)生漏電，必須停電處理，嚴重影響生產，降低煤炭企業(yè)的經濟效益；而且停電使局部通風機停轉，通風惡化，形成瓦斯積聚，又會威脅礦井安全。5第四章漏電保護的基本要求漏電保護屬于繼電保護的范

10、疇，也應像其他繼電保護裝置一樣， 滿足安全性、選擇性、可靠性和靈敏性這4 個要求。一漏電保護的四個基本要求（一）、安全性指的是漏電保護從最嚴重的人身觸電事故發(fā)生到電源被切除的時間乘以流過人體的電流應小于 30 mA/s ；而對于單相接地導致的漏電故障來說，應保證在切斷電源或發(fā)生間歇性漏電時，其接地點的漏電火花能量要小于0.28 MJ 。（二）、選擇性指在發(fā)生漏電事故時漏電保護裝置只切除供電系統(tǒng)中漏電部分的電源，要保留非漏電部分電源。無論是放射式供電還是干線式供電，均能將故障時的停電范圍盡可能減小。（三）、可靠性指漏電保護裝置，自身必須要具有一定的可靠性，在保護單元內發(fā)生漏電故障時，不能有拒動的

11、情況；而當保護單元外發(fā)生任何故障時，也不能誤動。（四）、靈敏性指漏電保護裝置對臨界漏電故障具有較強的反應能力，以便及時地發(fā)現和解決問題。第五章 漏電保護器的工作原理一、漏電保護器的工作原理漏電保護器主要包括檢測元件 ( 零序電流互感器 ) 、中間環(huán)節(jié) ( 包括放大器、比較器、脫扣器等 ) 、執(zhí)行元件 ( 主開關 ) 以及試驗元件等幾個部分。三相四線制供電系統(tǒng)的漏電保護器工作原理示意圖。TA 為零序電流互感器， GF 為主開關， TL 為主開關的分勵脫扣器線圈。在被保護電路工作正常，沒有發(fā)生漏電或觸電的情況下，由克希荷夫定律可知，通過TA 一次側的電流相量和等于零，即：這樣TA 的二次側不產生感

12、應電動勢，漏電保護器不動作，系統(tǒng)保持正常供電。當被保護電路發(fā)生漏電或有人觸電時，由于漏電電流的存在，通過TA 一次側各相電流的相量和不再等于零，產生了漏電電流Ik 。6在鐵心中出現了交變磁通。在交變磁通作用下，TL 二次側線圈就有感應電動勢產生，此漏電信號經中間環(huán)節(jié)進行處理和比較，當達到預定值時，使主開關分勵脫扣器線圈TL通電，驅動主開關GF自動跳閘，切斷故障電路，從而實現保護。用于單相回路及三相三線制的漏電保護器的工作原理與此相同，不贅述。二、漏電保護器額定漏電動作電流的選擇正確合理地選擇漏電保護器的額定漏電動作電流非常重要:一方面在發(fā)生觸電或泄漏電流超過允許值時，漏電保護器可有選擇地動作；

13、另一方面，漏電保護器在正常泄漏電流作用下不應動作，防止供電中斷而造成不必要的經濟損失。漏電保護器的額定漏電動作電流應滿足以下三個條件:1、 為了保證人身安全，額定漏電動作電流應不大于人體安全電流值，國際上公認30mA為人體安全電流值；2、 為了保證電網可靠運行，額定漏電動作電流應躲過低電壓電網正常漏電電流；3、 為了保證多級保護的選擇性，下一級額定漏電動作電流應小于上一級額定漏電動作電流，各級額定漏電動作電流應有級差112 215 倍。第一級漏電保護器安裝在配電變壓器低壓側出口處。該級保護的線路長，漏電電流較大，其額定漏電動作電流在無完善的多級保護時，最大不得超過 100mA；具有完善多級保護

14、時，漏電電流較小的電網，非陰雨季節(jié)為 75mA ，陰雨季節(jié)為 200mA；漏電電流較大的電網，非陰雨季節(jié)為 100mA，陰雨季節(jié)為 300mA。第二級漏電保護器安裝于分支線路出口處，被保護線路較短，用電量不大，漏電電流較小。漏電保護器的額定漏電動作電流應介于上、下級保護器額定漏電動作電流之間，一般取 3075mA。第三級漏電保護器用于保護單個或多個用電設備，是直接防止人身觸電的保護設備。被保護線路和設備的用電量小，漏電電流小，一般不超過10mA，宜選用額定動作電流為30mA，動作時間小于011s 的漏電保護器。7第六章幾種單一保護方案分析一、零序電流式漏電保護零序電流式漏電保護中， 在電網發(fā)生

15、非對稱性漏電的情況下， 電網在產生零序電壓的同時，回路中也出現零序電流，利用零序電流互感器，取值加以利用，驅動繼電器，實現漏電保護。優(yōu)缺點：零序電流式漏電保護可以實現放射式電網中橫向選擇性漏電保護，還可以應用于中性點接地及不接地系統(tǒng)中。但也具有動作電阻值不固定 . 不能保護對稱性漏電以及不能補償電容電流等缺點。二、零序電壓式漏電保護零序電壓式漏電保護中，當電網非對稱性漏電時，三相對地電壓不平衡，會出現零序電壓。零序電壓通過電壓互感器二次側開口三角形取出，利用零序電壓的大小，來反映電網對地的絕緣程度。當零序電壓大到一定的程度時，執(zhí)行回路動作，使饋電開關跳閘，以實現漏電保護。優(yōu)缺點：零序電壓式漏電

16、保護能夠檢測電網漏電時的零序電壓， 算是一種較好的漏電保護手段，但也具有動作電阻值不固定 . 不能保護對稱性漏電故障 . 保護無選擇性且只能用在變壓器中性點非直接接地的電網中等缺點。三、零序功率方向式漏電保護零序功率方向式漏電保護中， 當電網非對稱性漏電時， 由取樣電路分別從電網中取出零序電壓和各支路的零序電流信號，經過放大整形，由相位比較電路來判斷出故障支路，最后啟動執(zhí)行電路，切斷故障支路的電源，實現有選擇性的漏電保護。優(yōu)缺點：零序功率方向漏電保護具有很強的橫向選擇性，但也具有動作電阻阻值不固定. 不能保護對稱性漏電以及不能補償電容電流等缺點。四、附加電源直流檢測式漏電附加電源直流檢測式漏電

17、保護中， 三相電抗器 . 零序電抗器 . 萬用表和繼電器電阻為定值，電網對地絕緣電阻值 r 為可變值。當直流電壓一定時，直流繼電器中電流值將隨 r 值而變。當 r 下降到一定程度時，直流繼電器動作，其常開接點接通自動饋電開關的分8勵脫扣線圈，或常閉接點斷開無壓釋放線圈，自動饋電開關跳閘，實現漏電保護。優(yōu)缺點：附加電源直流檢測式漏電保護具有保護全面. 動作無死區(qū)，保護不受故障類型. 發(fā)生地點以及電網狀態(tài)的影響，對整個供電單元具有電容電流補償效果等優(yōu)點，但其也具有保護無選擇性 . 電容電流補償具有靜態(tài)性以及保護裝置動作時間長等缺點。五、無附加電源直流檢測式漏電保護無附加電源直流檢測式漏電保護中，其

18、利用3 個整流管構成漏電保護裝置，這3 個整流管分別接到電網三相上， 另一端采用星接的方式經電阻接地。由于電網中性點不接地，經 3 個整流管的直流電流，必須流過電阻 R.大地和電網對地絕緣電阻 r 才能返回到電源，因此該電流的大小就直接反映了電網對地的絕緣狀況， 檢測直流電流的大小， 就可形成漏電保護。優(yōu)缺點：實質上，無附加電源直流檢測式漏電保護同附加電源直流檢測式漏電保護基本原理是一致的，這種漏電保護結構簡單，具有較高直流電壓，它能夠真實地反映電網的絕緣水平，但是也有保護無選擇性 . 漏電保護值受電源電壓波動影響較大等缺點。六、旁路接地式漏電保護旁路接地式漏電保護中， 當發(fā)生單相觸電或人身觸

19、及電網的一相時， 由檢測選相器確認故障并輸出動作指令， 然后由執(zhí)行電路強制故障相旁路接地， 利用專設的接地極電阻分流，降低漏電點電流。優(yōu)缺點：旁路接地式漏電保護安全性較高， 能有效削弱斷電后電動機反電勢和電網分布電容儲能， 減少對觸電人員的危害， 但其具有保護范圍單純 . 只限單相漏電和人身觸電 .電路較為復雜等缺點。9第七章一種綜合保護方案由于不同的礦井使用的單一漏電保護方案各有各的優(yōu)缺點，所以要想使得漏電保護的效果比較理想，就要求我們綜合各種漏電保護方案的優(yōu)缺點，以達到礦井的安全要求。下面介紹一種功能較為完善的綜合漏電保護方案。該方案設置了5 種保護單元：首先采取附加三相接地電容組，達到消除方向型保護的動作死區(qū)；裝在總開關的負荷一側，它的星形點連接在接地網上；再采用1 臺旁路式漏電繼電器，設置在總開關處，旁路接地大大提高了保護系統(tǒng)的安全性，還實現了延時的縱向選擇性； 在總的