煤矿井下低压供电系统漏电原因分析及预防措施

郑伟伟，刘岱硕

（河南永锦能源有限公司云盖山煤矿一矿，河南 禹州461000）

1 引言

漏电故障可分为集中性漏电和分散性漏电，井下以集中性漏电居多，集中性漏电又分为长期集中性漏电、间歇集中性漏电和瞬间集中性漏电。长期集中性漏电，是指供电系统中某一电气设备或电缆，由于某种原因使绝缘层击穿或带电导体碰触外壳带电而造成的漏电故障。间歇性漏电，一般是指供电系统中某个电气控制设备的负荷端，如负荷侧的电缆和负荷侧的电动机，由于某种原因使其绝缘击穿，带电导体碰触外壳带电而发生的漏电故障。一般情况下，这种漏电故障的存在与开关的停送电状态有关，如果此时开关合闸送电，这部分线路就发生漏电，如果开关分闸断电，这种漏电故障就会消失。瞬间集中性漏电，主要是指人员或其他接地的导体偶尔触及设备的带电部分后，立刻又脱落或断开的情况。

2 漏电保护装置

现在煤矿井下使用的开关都有漏电保护装置，然而漏电保护装置通常使用的检漏继电器型号有JY82 型、BJJ 型和JJKB30 型以及可以实现选择性跳闸的KXL-1 等型号。云盖山煤矿一矿使用的馈电主要为浙江恒泰、山西际安和南京双京KJZ 系列和KBZ 系列，其中使用较广泛的是JJKB30 型和KXL-1 型，JJKB30 型检漏继电器主要适用于煤矿井下1140V和660V 的供电系统中漏电保护用，它主要是采用附加直流电源的原理进行工作，采用桥式比较电路对供电电网的绝缘状态进行检测，具有漏电闭锁的功能。KXL-1 型低压选择性漏电保护装置具有选择性漏电保护、漏电闭锁等功能。

目前，煤矿井下低压馈电开关的2 种主要漏电保护方式是附加直流电源检测式漏电保护和零序功率方向式漏电保护。附加直流电源的漏电保护原理是：在变压器的中性点上附加直流电源，使得直流电流从正极流出，流入大地后，经供电系统网络中的绝缘电阻进入三相电网，再经三相电抗线圈或经变压器绕组、零序电抗线圈、千欧表和直流继电器，返回负极。零序电流保护原理是：利用故障线路的零序电流比非故障线路零序电流大的特点，使保护装置实现有选择性保护。在正常情况下，各回路中对地电容电流都是对称的，当某一线路中出现接地故障时，凡是直接有联系的所有线路对地电容电流都不对称，于是出现了零序电流。如果在某一线路上发生单相漏电或接地故障，则其他支路的零序电流互感器中的零序电流分别由各支路自身的电容来决定，第一支路的零序电流互感器中的电流是其他支路电流之和，使第一支路的零序电流互感器所流过的零序电流要大于其他两个支路，因此，供电线路的分支数越多，则故障支路的零序电流就越大。附加直流电源方式的漏电保护电路是由整流桥、灵敏继电器、零序电抗器、三相电抗器及千欧表组成。检测直流电源由三相电抗器中柱上的副绕组提供低压交流电，整流电源的负极经灵敏继电器、零序电抗器、三相电抗器接至三相电网。

3 常见漏电故障

井下某一低压供电线路可简单分为由变压器、馈电开关、启动器、电缆、负荷等组成。其中较常见的漏电故障发生在开关（馈电开关和启动器）、电缆、负荷上等三部分。

开关常见的漏电原因：

①供电中的开关受潮或进水，造成相线与大地之间的绝缘度降低或绝缘击穿；

②换向开关坏造成两相短路；

③开关上腔有铜丝头或检修时将金属工具遗留在设备内部，造成接地故障。

电缆常见的漏电原因：

①电缆接头毛刺多、电气设备接线错误，从而造成与外壳相连；

②电缆接头处有屏蔽层或绝缘层未剥离彻底与相线似接非接；

③用接线盒连接电缆内部接线工艺差，导致某一相触碰外壳或相线接触；

④电缆受外力挤压、砍砸或过度弯曲变形严重，从而产生裂口或破皮露芯线；

⑤电缆长期浸泡在水中受潮。

负荷常见的漏电原因：

①水泵烧坏或长期浸泡水中绝缘值低；

②电机烧坏或长期受潮进水绝缘值低[1]。

4 漏电故障的原因分析与处理

漏电故障原因与查找方法：在井下出现漏电故障，首先要查找漏电原因，馈电开关上显示漏电闭锁时，主要检查供电线路和负荷，先检查供电线路，控制负荷的开关正常时，再排查负荷。漏电闭锁的主要作用是在低压供电系统中，对负荷端以及供电线路的绝缘水平进行开关送电前监测监视，当其供电线路中的绝缘电阻降到规定值以下时，1140V 供电电网的绝缘电阻在22kΩ，660V 供电电网的绝缘电阻在11kΩ，此时漏电闭锁保护装置动作，自动将控制开关闭锁，使开关不能送上电。漏电闭锁只监测在开关断电状态下的供电线路，当主供电线路带电工作时，漏电闭锁不再进行监测。

集中性漏电的寻找方法。当供电线路发生漏电跳闸后，先试着把总馈电开关合闸送电，如果能合上闸开关能带电运行，则有可能是瞬间集中性漏电；如果把总馈电开关合闸后仍不能送电，此时再拉把全部分路开关分闸断电，再对总馈电开关进行试合闸送电，如果仍不能合闸送电，则说明漏电的故障点在电源线上，然后可以选用摇表进行遥测，以便确定在哪一条供电线路上；如果把全部分路开关拉开断电，把总馈电开关合闸送电，如果能合闸送电，再把所有的分路开关分别逐一送电，如果在送电过程中发现对某一开关合闸送电时发生跳闸现场，则说明此供电线路有集中性漏电，然后再根据漏电时间的长短来判断是长时间的或间歇性的集中性漏电。

分散性漏电的寻找方法。可以把所有分路开关分闸断电，安排人员在各个开关处逐一进行送电，送电后通知总馈电开关处人员，此时，观察总馈电显示屏上监测的电网绝缘值指数的变化情况，如果在送电后发现绝缘值接近正常值或在正常绝缘值时，便能够确定是哪一条线路绝缘水平最低，然后用摇表进行遥测。如果遥测后发现某些电气设备或电缆绝缘值非常低，则应及时更换这些设备或电缆。

5 预防漏电故障的措施

预防漏电故障的措施：

①选用带屏蔽层的橡套电缆，并与可靠的检漏保护装置配合；

②井下所有电气设备采用保护接地；

③采用PLC 保护控制的馈电开关以及性能较好的换向开关；

④严禁将开关放置在淋水地点；

⑤接线时应规范操作，对接线柱接线压实，开关腔内干净整洁，不能出现铜丝头；

⑥接线盒上架固定，日常进行开盖维护；

⑦不能超电缆载流量长期运行；

⑧移动电缆需对其进行防护，防止碰破皮；

⑨严禁将电缆浸泡在水中；

⑩电机不能超负荷长期强行运行，水泵不能淤死开泵等。

6 结语

由于现在煤矿井下安装的馈电以及智能开关都有检测漏电的保护功能，当井下低压供电系统中发生漏电故障后，能够及时迅速切断电源，起到保护作用，但是如果长期存在漏电电流，可能使电气设备的绝缘水平逐渐降低，慢慢地就会造成相间短路，甚至会出现严重的电气设备事故，对电气设备造成损坏，从而影响矿井更多更重要的电气设备。煤矿井下的漏电故障，是影响矿井供电线路、电气设备、生产运输、矿井安全的重要因素之一，所以在井下正常生产情况下，如果某一线路出现漏电故障，首先低压馈电开关检漏继电器动作，按照漏电故障的处理方法能够快速找到故障点并排查处理，减少生产影响时间，同时采取多种技术措施，以达到防止人身触电、减少瓦斯煤尘爆炸的可能性。