郑庆乐
天地（常州）自动化股份有限公司 江苏 常州 213015
摘要：煤矿井下工作环境通常比较恶劣，含有许多易燃易爆气体，如甲烷、一氧化碳等，需要做好井下的安全保护工作。作为矿井的重要保护系统，漏电保护发挥着很大作用，对保护井下工作人员身体安全意义重大。鉴于此，本文主要分析煤矿井下低压供电系统漏电保护问题。
关键词：煤矿；井下低压供电系统；漏电保护
中图分类号：TU75 文献标志码：A
1、引言
在国内矿井生产中，低压供电系统通常采用三相变压装置中性点不接地系统，这种系统在使用时中性点不同，大地直接连接。因此，该系统即使出现单相接地，也不会与大地构成短路故障，从而有效保护井下电网的运行安全。有鉴于此，应用变压器中性点不接地系统能够有效解决井下低压供电系统作业范围广、用电设备复杂等问题，能够大幅提升供电运行稳定性。但该系统的供电电缆对地存在分布电容，只有电缆保持较好的绝缘状态，方可确保作业安全、有效。
2、煤矿井下低压供电系统分析
2.1、煤矿井下低压供电系统特征
低压供电系统主要有低压配电柜、低压输送电缆、用户进线总配电柜、分配电箱和机械设备等构建组成。在煤矿井下会设置不同的机械设备，将矿井下的全部用电设备都串联在一起。但是因为矿井下的各种用电设备的用电特性不同，就会出现接头多、规格型号多，敷设方式复杂等特点，而越复杂的系统结构往往就越容易受到多方面因素的影响而出现故障。
2.2、煤矿井下低压供电系统的常见故障
根据矿井下的低压供电机械设备的具体运行情况可知，其常见的低压供电系统故障有以下几种：①是出现漏电现象。在低压供电系统工作中漏电、过电流情况较为常见。如当导线或是电气设备的绝缘体发生破坏时，电源和大地形成回路，出现过漏电情况；②是过电流主要指流过电缆和电气设备的电流超过额定值，出现短路、断相等情况。
3、煤矿井下低压供电系统漏电保护问题
我国煤矿井下的低压供电系统，普遍采用了三相变压器中性点不接地系统。由于中性点不直接与大地连接，此系统电网即使发生单相接地，也不会与大地形成短路故障，可保护煤矿井下系统电网的安全运行。即使发生故障，煤矿井下用电设备在短时间内也能正常运行，不会造成系统电网接地故障后间接引起的二次故障，防止故障扩大。因此，变压器中性点不接地系统特别适合于煤矿井下低压系统电网点多、工作面广、用电设备复杂的地方，大大提高了供电系统的可靠性。但供电电缆对地存在分布电容，必须要保持供电电缆有较高的绝缘状态。比如，当系统电网中发生单相接地或单相经过渡阻抗接地故障后，非故障相的相电压将升高到线电压。若不及时地检测出系统电网的漏电故障，使系统电网长期在故障状态下运行，则会破坏非故障相的电缆绝缘能力及降低用电设备的绝缘水平，造成绝缘击穿。而漏电保护功能就是在人身漏电故障或系统供电电网对地绝缘能力下降时能立即切断供电电源，起到保护用电设备及人身安全的重要作用。
4、预防供电系统漏电的措施
4.1、按时检查设备
1)如果供电系统漏电，应当及时安排技术员查找问题发生的原因，选择科学合理的处理方法。2)在平时的生产作业过程中，工作人员要定期对井下电气设备进行检查，如果查出问题，就应尽快组织专人进行维修，或者将当前系统升级改造。3)还需要切实加强对系统的维护，针对那些严重老化的线路，尽快更换，同时还要做好供电线路及设备的日常维护保养工作，使线路具有良好的绝缘性，为井下生产的安全进行奠定基础。
4.2、配备漏电保护装置
鉴于井下环境条件比较恶劣，会影响到井下一些电气设备的绝缘性能，并且井下巷道中铺设的低压电缆受到掉落煤块以及岩石的冲击，其外层也易受损，进而引发漏电问题，当出现该类问题时，如果不尽快采取应对措施，因漏电而形成的火花在遇到易燃易爆气体以后，通常会导致爆炸事故，对井下员工造成威胁，所以，煤企要在井下配备相对完善的漏电保护装置，同时确保它的可靠性，且可以准确测出各类漏电情况。市场中主要存在以下2种装置：选择性和非选择性检漏继电器，两者都能够实现相应的漏电停止运行功能，具体的实践中，如果电气绝缘性能高于继电器限制额度后，其切断电源，直接停运相关设备。井下配备的捡漏继电器应当满足以下2条件：动作迅速、动作灵敏，它既要能将漏电线路切断，又能为其他线路顺利运行提供条件，由此切实确保井下的安全。
4.3、低压馈电开关漏电保护方式
低压馈电分开关属于零序电流式漏电保护，而电网具有三相负载相同、三相电压对称、电流矢量总和是0、电流互感器二次侧无电流及电压的特点，低压馈电分开关利用此能够准确检测电流互感器二次侧电流的真实情况，判断有没有漏电。倘若发生漏电，则三相电压就不会对称，此时零序电流就不是0，智能综合保护输入端便可测得一电流，同时完成对输入信号的放大与比较，如果输入值大于设定值时，它就会立即切断故障线路，在此基础上，还会及时显示出相应的故障，从而实现相应的漏电保护功能。
4.4、强化运用附加直流检测
附加直流检测的原理为，在供电系统电网与大地间布设一组独立电源，电源采用直流电。当电网与大地间发生漏电或电缆绝缘电阻降低时，向系统电网附加的直流电便会出现波动，而通过对直流电变化的测算能够求得系统电网对地绝缘阻值。图1即为附加直流检测原理示意图。
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图1中SK代表三相电抗装置，其自电网输入层接入，并在输出侧设置人为中性点进行检测。作业时，当系统电网与地面间出现漏电故障时，附加的直流电源U所产生的电流I依次通过电阻r1、三相电抗装置（SK）直流电阻rsk、三相对地绝缘等效电阻rε和电阻r2构成完整回路。而通过对流经的各个故障点直流电压U1的测算，可计算得出电网系统对地绝缘等效电阻值。
作业时，供电系统电网中任意一相对地绝缘值降低，鉴于系统对地等效绝缘电阻rε属于三相分别对地绝缘电阻的并联值，其降低幅度会小于三相电阻同时下降的幅度。针对这一特性，借助附加直流法检测所得对地等效绝缘电阻rε，就能够视为系统电网对地绝缘阻值，也就是说能够借由对系统电网对地绝缘电阻的测算检测，实现对漏电现象的判定，进而达到漏电保护的目的。
5、结束语
只有确保煤矿井下供电的安全可靠，才能够使煤矿开采活动顺利进行。在煤矿井下生产作业中，低压供电系统应用较为广泛。通过对低压供电设备合理布置能够满足矿井下的各方面需求。但是对于煤矿井下的环境而言，低压供电系统具有复杂性，其安全稳定运行受到较多因素的制约影响。因此要针对矿井下的低压供电系统存在的安全问题，通过安装过流保护机械设备的方式，确保供电系统的安全运行。还要能够做好漏电保护，加装漏电保护机械设备，实现供电系统接地技术处理，从而避免煤矿生产中低压供电系统出现安全事故。
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