煤矿井下低压供电系统漏电保护的方法研究.pdf

2023 年第 8 期2023 年 8 月采煤时，供电系统是所有生产设备的动力源。通常煤矿中有 2 种供电设备，一种是高压供电设备，另一种是低压供电设备，这些供电设备对煤矿生产有着不同的作用。低压供电设备和高压供电设备相比，作业者容易接近，这就使得低压供电系统会对人员产生潜在的生命威胁，一旦发生漏电情况，作业人员的安全就无法得到保障。因此，煤矿企业有必要做好低压供电系统的漏电保护，这是确保人员安全的有效手段之一。煤矿井下低压供电系统漏电的原因多为电缆绝缘破坏、机电设备内部损坏等。除此之外，供电系统有可能在故障之后产生火花，在明火的情况下，极易诱发瓦斯爆炸事故，这就增大了安全事故的发生概率。本文主要研究煤矿井下低压供电系统漏电保护的方法，促使煤矿实现安全、稳定、绿色发展。1煤矿井下低压供电系统特征从煤矿井下供电情况出发，深入了解和分析煤矿低压供电系统的运行特点和安全隐患。首先是独立电源配置单台动力变压器。现阶段，煤矿井下低压供电系统通常采用多组独立小型供电系统共同工作的供电方式，形成煤矿矿井低压电网。煤矿井下低压供电系统通常设置一台采用独立动力的变压器提供电压转换和电压稳定功能。目前煤矿电压一般为 660 V 或 1 140 V，采煤方法不同，煤矿实际供电电压也不同。选择的开采方式如果是综合机械化或普通机械化采煤，则常用的供电电压为 660 V1。由于低压供电系统有可能使工作人员触电，煤矿井下基本采用分布式对地电容全电缆线路，尽可能避免电容集中，从而大幅度提高井下作业的安全性。煤矿井下低压供电系统的构成器件具有种类多、数量多的特点，并且稳定性不足，为了确保煤矿电缆在相对恶劣工作环境中的安全性，应从整体层面出发提升供电网络及具体器件的运行稳定性和安全性。图 1 为煤矿井下低压供电系统图。2煤矿井下低压供电系统漏电的原因通常，煤矿环境具有复杂性、恶劣性，低压供电系统在受到影响的情况下可能会发生漏电的现象。导致漏电的原因有很多，例如电缆绝缘损坏、管理工序不当、机电设备内部损坏等，下面将进行详细分析。2.1煤矿井下低压供电设备电缆绝缘问题煤炭开采工作通常在较为复杂的地质环境中进行，井下供电系统所使用的电缆被绝缘皮包裹，绝缘皮具有一定的隔离保护作用。但是，矿井内环境比较潮湿，存收稿日期：2023-02-04作者简介：连永平袁 1992 年生袁 男袁 山西宁武人袁 助理工程师袁 主要从事煤矿电气设备方面的工作遥煤矿井下低压供电系统漏电保护的方法研究连永平（山西宁武大运华盛南沟煤业有限公司，山西 宁武 036700）摘要：煤矿井下低压供电系统是煤矿生产运营的基本保障遥 井下低压供电系统存在很多潜在危险袁 其中漏电是最常见的一种遥 漏电会严重影响煤矿开采以及作业人员人身安全袁 因此袁 煤矿企业做好漏电保护至关重要遥 主要介绍了低压供电系统中漏电的原因袁 提出了具有可行性的漏电保护方法袁 为煤矿解决低压供电系统漏电问题提供借鉴遥关键词：煤矿曰 低压供电系统曰 漏电保护中图分类号：TD611文献标志码：A文章编号：2095-0802-(2023)08-0222-03Leakage Protection Methods of Low-voltage Power Supply System in UndergroundCoal MinesLIAN Yongping(Ningwu Dayun Huasheng Nangou Coal Industry Co.,Ltd.of Shanxi,Ningwu 036700,Shanxi,China)Abstract:Underground low-voltage power supply system is the basic guarantee of coal mine production and operation.There aremany potential hazards in underground low-voltage power supply system,among which leakage is the most common one.Leakagewill seriously affect the safety of coal mining and operators,so it is very important for coal mine enterprises to do a good job ofleakage protection.The causes of leakage in the low-voltage power supply system were mainly introduced,and the feasibleleakage protection methods were put forward,which can provide reference for coal mine in solving the problem of leakage in thelow-voltage power supply system.Key words:coal mine;low-voltage power supply system;leakage protection（总第 215 期）实践运用2222023 年 8 月2023 年第 8 期在腐蚀电缆的现象，电缆在受到各方面影响的情况下，很容易破损，这就会导致井下供电系统发生漏电故障。DW温度补偿的稳压二极管。图 1煤矿井下低压供电系统图2.1.1线路老化煤矿内环境封闭湿润，很大程度加快了电缆老化的速度，导致出现绝缘外皮易剥落的问题。2.1.2外力作用下绝缘皮受损煤矿采掘时，电缆悬挂在巷道表面，一旦支护效果差，就会有巷道坍塌的问题，碎石容易落到电缆上，从而损坏绝缘皮。此外，部分机电设备在运输过程中容易损坏电缆，造成电缆的部分绝缘皮损坏。2.1.3未做好绝缘工作在连接机电设备电缆时2，没有做好充分的绝缘工作，疏于维修、维护和检查，导致电缆在接触设备时可能会漏电，造成安全事故。这不仅会导致生产效率降低，还可能会导致人员伤亡。2.2管理不当对于煤矿低压供电系统漏电的原因，不仅要从技术层面进行分析，还要从日常管理的角度进行探讨。1)由于缺乏日常维护和管理，电缆容易发生埋压问题，甚至会被浸泡，这必然导致散热不足和环境侵蚀。长期下去，会有绝缘老化现象，从而引起漏电问题，降低了整个低压供电系统的安全性和应用时的稳定性。2)电气设备使用、维护和管理不及时，且电气设备长期处于负荷过大的情况下运行，电缆会发生绝缘老化，引起严重的漏电故障。3)受风道堵塞的影响，电动机会出现散热不良、绝缘严重损坏的情况，这必然限制其整体应用效果，引起潜在的漏电。4)如果管理人员不及时对潮湿或浸水的电气设备进行干燥处理3，就会出现对地绝缘电阻降低的现象，增大潜在漏电的可能性。2.3机电设备内部损坏机电设备如果内部损坏，也会发生漏电问题，这种漏电主要是由操作员发现的。一般机电设备的漏电现象主要由两方面原因造成，分别是机电设备的绝缘端子受损，以及机电设备的接地故障。这些情况的发生主要是由于相关人员对机电设备没有进行很好的维护和管理。另外，机电设备输电线配置不当，在一定程度上加快了线路磨损，在地下潮湿、阴暗、通风差的条件下，机电设备内部容易损坏，导致漏电。2.4对漏电保护的重视度不足煤矿企业在对低压供电系统进行漏电保护时需要具备持久的心态，这是一项长期、系统的工作。目前，科技的发展改善了漏电保护工作，使漏电保护能进一步实现自动化。但是，如果相关人员没有充分认识到漏电保护的重要性，没有积极进行漏电保护措施的优化、调整，那么漏电风险极有可能增大，引发安全事故，给煤矿企业发展带来不良的影响，甚至会影响社会的稳定发展。3煤矿井下低压供电系统漏电保护方法大多数煤矿企业会安装漏电保护装置，从而对电力系统进行双向保护，无论系统在何处漏电，低压供电系统都会自动关闭。煤矿发生漏电，既影响煤矿正常生产经营，还会引发更严重的安全事故。如果矿井低压供电系统的绝缘电阻过低，就很可能会发生漏电。一旦发生漏电，相关保护装置迅速反应，切断电源，避免漏电事故扩大，防止工人触电受伤，降低接地电流的负面影响。3.1安装漏电保护器为了确保施工人员作业时不会有触电的危险，煤矿企业需要将漏电保护器安装在供电系统中，从而降低漏电风险。电网诞生以来，漏电保护器的发展也越来越能满足人们的需求。漏电保护器经历了从机电型、半导体型到微机型、自适应型的发展。初期采用机电漏电保护器，主要包括苏联 PYB 防爆漏电继电器和中国改装的 JY 82 型继电器，基本的工作原理是电网电流过大且大于继电器的工作电流时，继电器会被电磁电路驱动而工作，达到漏电保护的目的4。该类型继电器的运行会受到自身机械特性和维护等方面因素的影响，具有一定的不确定性，漏电保护时存在很大的缺陷，因此已逐渐被淘汰。半导体漏电保护器用于电流检测。半导体漏电保护器不仅保留了机电漏电保护器的所有功能，而且还能选择性地保护支路，使漏电保护的准确性大大提高。科技的发展速度非常快，促使半导体漏电保护器得到了一定的发展，并在此基础上研发出微机式漏电保护器（见图 2）和自适应漏电保护器。这些漏电保护连永平：煤矿井下低压供电系统漏电保护的方法研究400 kV A6 kV A/660 V1DW2DW3DW回采工作面掘进工作面照明2232023 年第 8 期2023 年 8 月器的改进在于采用了先进的微机控制器进行漏电识别，漏电识别更智能、准确。图 2煤矿微机式低压漏电保护器实物图3.2附加直流电源通常，为了确保实时监测和分析的合理性，必须对带电电网的绝缘性进行监测和管理。在电网对地绝缘电阻值小于漏电动作电阻值时，对应的开关跳闸，保证供电保护效果最优化。在三相电网和大地之间附加一个独立的直流电源，确保能有效评估附加直流电源的漏电保护参数，从而发挥其应用价值。要确保在检测电流通过电网时得到的总绝缘电阻参数的可靠性和动作电阻值的稳定性，并建立匹配的电容电流补偿机制5。图 3 为附加直流电源漏电保护装置接线示意图。AC交流；DC直流；I0零序电流。图 3附加直流电源漏电保护装置接线示意图3.3做好线路维护工作煤矿环境恶劣，电缆绝缘层很容易损坏。为了避免因绝缘破坏发生漏电事故，需定期检查主要电缆。主要检查以下几点。3.3.1确认电缆绝缘层的完整性检查电缆外观，确定是否存在局部损坏。检查时戴绝缘手套，避免触电。3.3.2更换形状异常的电缆有些电缆在使用过程中由于外力的挤压而变形，电缆绝缘层可能会损坏，导致电缆发生漏电故障。3.3.3检查连接器的完整性有些输电线路有连接器。这些连接器由于电阻低，容易发热，易发生绝缘故障。线路连接时应确保设备绝缘效果良好，保证导线在插孔中6。3.4采取零序电流方向保护当煤矿低压供电系统多条电缆发生漏电时，流经故障支路的电流会明显不同于非故障支路电流。这种情况下，煤矿企业应采取零序电流方向保护措施。零序电流互感器的基本原理是：漏电保护器通过电流互感器检测供电系统中的异常信号，并通过中间机构传输信号7；执行机构通过开关关闭电源，使矿井低压供电系统的运行更可靠、更安全。4结束语煤矿低压供电系统会受到环境、人为等因素的影响而发生漏电故障，这不仅会制约煤矿顺利开采，还会对施工人员的安全造成一定的威胁，为了进一步保障煤矿运营环境的安全性、稳定性，需要结合井下现存的问题采取具有针对性的预防措施和处理措施。同时，应结合漏电保护装置不断地改善和优化低压供电系统，为煤矿长期、绿色、安全开采提供有力支撑。参考文献：1王纪相.煤矿井下低压供电系统漏电保护研究 J.矿业装备，2022(4)：214-216.2白昊伦.煤矿井下低压供电系统短路保护措施探析 J.内蒙古煤炭经济，2021(8)：51-52.3韩向栋，魏良跃，董军，等.煤矿井下低压供电系统漏电保护的研究分析 J.中国设备工程，2022(4)：158-159.4王海王，冯豪.煤矿低压系统中漏电检测的研究 J.煤矿机电，2020，41(4)：63-65.5曹晋鹏.煤矿井下低压供电系统漏电保护分析 J.能源与节能，2021(5)：123-124.6董征华，周翠.煤矿井下低压供电系统漏电保护研究 J.内蒙古煤炭经济，2021(7)：58-59.7张毅.浅析煤矿井下低压供电系统漏电保护问题 J.技术与市场，2021，28(1)：122-123.（编辑：高志凤）变压器三相电压总开头I0ACI0ACI0DC支路开关I0ACI0DCI0ACI0DC支路开关支路开关CPU板支路板电源采样板电抗器附加直流224