煤矿井下供电系统漏电原因分析及防治措施研究

秦兰旺 宁新峰

摘要：煤矿生产行业常发生各类安全事故，并且煤矿由于处于地下环境，事故发生后，救援工作也较为困难。因此，控制煤矿的安全事故主要以提前防治为主。煤矿井下的供电系统因长期处于大量煤尘和潮湿的空气中，供电系统的绝缘材料容易被侵入损坏，降低供电系统的绝缘水平以致发生漏电。漏电事故发生在井下，容易导致瓦斯和煤尘的爆炸，甚至引起火灾。本文首先从供电系统的电压等级及供电方式进行介绍，继而分析了供电系统漏电的原因，最后提出了煤矿井下供电系统漏电的防护措施。

关键词：煤矿井；供电系统；漏电；原因及防治

1引言

煤礦井的环境充斥着大量的煤尘、污水、少量瓦斯以及爆炸物遗留的废渣，供电系统身处一个潮湿、多尘埃和废渣的脏乱环境。煤矿井日常的工作，井下供电系统的电缆常被随意放置或由其他线拉扯放置于洞井的上部。电缆极易受到拉扯损坏，引起瓦斯和煤尘的爆炸，电雷管爆炸，严重引起火灾。供电系统是煤矿井的必要设施，但同时也是一个潜在的危险隐患。既要保证供电系统的正常运行，也要保证供电系统处于一个相对安全的状态。首先，改善煤矿井中恶劣的供电环境，其次煤矿井需要提前准备一些切实有效的防护措施，保证供电系统的可靠性和安全性。用电的三大保护分别是过流保护、漏电保护和接地保护，其中漏电保护是较为重要的保障。一旦在较为封闭的煤矿空间中，发生漏电事件，将会发生较为严重的安全事故。

2煤矿井下供电系统的电压等级及供电方式

煤矿井下的低压电力负荷电压等级通常在127V、380V、660V、1140V的中等级电压。其中，煤电钻、照明、信号装置的电能主要适用127V电压，分别适配一整套综合装置单独调节。1140V、660V、380V的电压需要降低至127V电压来供基本设施的用电。1140V电压主要是供应大功率机械设备，采用井下移动式变电站的供电方式。660V电压，根据不同的井下用电量，采用两种方式供电，一种是井上变电所固定供电方式，另一种是井下移动变电站。目前，国内开采规模小、开采效率不高的小型煤矿，井下的供电系统采用的都是380V电压等级，安全指数相对高。

3煤矿井下供电系统漏电的原因分析

漏电是指当设备运行时，电网的绝缘效果降低到一定程度后，电网会出现电流泄露。煤矿井中发生漏电主要有两种方式，一种是分散漏电，另一种是集中漏电。集中漏电发生在线路的某一点中，瞬间集中性出现漏电或长期局部漏电。分散漏电是整条线路的绝缘水平处于较低状态，出现微量的漏电现象。

3.1 供电设备自身的原因

供电设备处于运行状态时，其电机绕组会发热并出现一定的膨胀变形。当设备处于停止状态时，电机绕组会在冷却缩回。电机绕组其绝缘外层随着电机绕组膨胀变形，但其不会冷却缩回，由此电机绕组和绝缘外层之间形成了空隙。由于煤矿井中充斥大量的煤尘和潮湿的空气，侵入空隙后，致使相应的绝缘材料阻值大大降低，达不到相关的标准，造成漏电的发生。潮湿的空气不仅会侵入绝缘外层的内部，并且对电气设备内部的接线板也有影响。接线板的具体配件如接触器、电子保护插件等受潮后，易发生电网电压的波动，甚至发生过电压冲击。总结起来，超市的空气和大量的煤尘易使得供电系统中的绝缘材料受损，使得绝缘保护能力处于较低的水平，发生漏电事故。

3.2 安装设备的质量问题

电工在将电缆接线时，错误地将相线和地线接在一起，一旦通电，立马发生严重漏电事故。如果电工没有将相线和地线错误相接，但接头的技术较差，达不到标准的机械强度，然而电缆在被移动时容易发生损坏或折断，发生漏电故障。若电缆的接头违反了施工的工艺要求，为节省成本使用不符合标准的接线盒，极有可能发生电缆橡套遭到破坏，最终电缆受到潮湿空气和煤尘的侵入而发生漏电。

如果接头的质量达不到相关标准，在煤矿井这样工作环境相对较差的条件下工作，极易发生接头过度发热使得绝缘层遭到破坏出现漏电现象。如果开关接线腔内电缆芯线接头不牢固，压板较为松动，封堵处也不严实，则可能在移动的过程中造成接头的松动甚至脱落，相线和金属外壳直接搭连，出现漏电现象。

3.3 作业防护和日常维护不到位

地下煤矿井中有时会启用大型机械设备，大型机械设备在移动时，如煤矿工人未顾及电缆的安全保护，电缆受到磨损或挤压出现损坏，也易发生漏电事故。煤矿工人在地下作业时，要常考虑电缆是否受到防护，避免电缆被大型机械压住，以及避免电缆与过于尖锐的工具放置在一起。

电缆或电气设备长期处于工作超负荷的状态，绝缘材料会加速老化，绝缘水平降低易发生漏电现象。电气设备长期处于潮湿的空气中，不进行定期的干燥处理，绝缘监测和耐压试验，其绝缘性能不受任何的监控，在煤矿井中是个较大的隐患。相关的检修电工人员检查电器开关和设备，并未将开关内残留的废渣、缆线余料等清扫干净，或者将零件放置在开关内。如果他们在开关内接触到相线，就会在开关送电时发生漏电事故。

4煤矿井下供电系统漏电的防护措施

4.1 优化井下供电系统

如果在电网和地面之间附加一个直流电源，使得整个路径成为通路，那么回路中的电流大小就能够直接反映电网中绝缘电阻的变化，电流数据可以实时监控，这就对周围的附加直流电源形成一个漏电保护装置。

煤矿井下的移动式变电所，配置了变压器，规定要求其中性点禁止直接接地，降低发生漏电故障后的漏电电流大小和人身触电故障电流大小。对于煤矿日常运行使用率较高的电气设备和电缆，为保证其正常、稳定的工作状态，尽可能采用较低的供电电压进行供电。供电系统还应配置安全有效的接地保护系统，确保供电系统的相关设备能够安全、可靠地运行。

4.2 提供人员的综合素质

在对供电系统中的电气设备运行进行常规的维护管理时，电工操作人员需要按照设备的操作规范章程进行，禁止私自随意操作。定期对设备进行检查和干燥，完毕后需要清点使用工具，禁止将检查使用的工具或者材料遗漏在各种电气设备中。煤矿工人需注意保护电缆不被损坏。煤矿井中相关人员不可随意搬动电气设备，或调整电气设备的参数，甚至是改造电气设备。

4.3 加强系统管理力度

对于系统监测维修管理，必须提前制定一套完整且可靠的管理措施指导电工的行为。最好能够结合实际的各种电气设备类型和特点、在煤矿中的位置分布等基本信息，帮助相关人员进行定期或不定期地对系统的安全运行进行检查和测试。对于较容易发生安全隐患的部位，该套管理措施也可以指导电工采取正确的、有效的技术措施进行修补或更换，保证电气设备始终处于较好的状态，保证用电的安全和可靠。

5结语

本文首先从供电系统的电压等级及供电方式进行介绍，如果煤矿井下需要大型的机械设备，则供电的电压等级达到千伏，这就加大了煤矿中的安全隐患。小型的煤矿井主要使用380V电压等级，安全指数相对高。继而分析了供电系统漏电的原因，比如供电设备自身的原因、安装设备的质量问题和作业防护和日常维护不到位。最后提出了煤矿井下供电系统漏电的防护措施，比如优化井下供电系统、提供人员的综合素质、加强系统管理力度。

参考文献：

[1]李晓阳. 煤矿井下供电系统研究[J]. 中国高新技术企业， 2010（4）：195-196.

[2]陈磊. 煤矿井下低压供电系统综述[J]. 机电工程技术， 2016， 45（5）：138-140.