浅谈井下供电系统的漏电保护
摘要：煤矿井下供电电网发生漏电会严重威胁安全生产。

本文首先简要分析了漏电的危害和井下漏电保护的基本要求，然后介绍了几种单一漏电保护方案，最后在此基础上介绍了一种漏电综合保护方案。

关键词：井下供电；漏电保护；单一保护方；综合保护方案
abstract: coal mine underground power grid electricity will happen serious threat the safety in production. this paper firstly analyzes the leakage harm and the basic requirements of underground leakage protection, then introduces several single leakage protection scheme, then based on this, advances a leakage comprehensive protection scheme.
keywords: dhps; leakage protection; single protection party; comprehensive protection scheme
中图分类号：u665.12文献标识码：a 文章编号：
保护接地、漏电保护、过流保护，称为煤矿井下电气网络的3
大保护。

漏电保护可以在设备或线路漏电时，通过保护装置的检测机构获得异常信号，经中间机构转换和传递，然后促使执行机构动作，自动切断电源而起到保护作用。

一、井下低压电网发生漏电的危害
煤矿井下低压电网大部分在采区，环境恶劣，工作人员和生产
机械比较集中，电网若发生漏电，可能会导致以下危险：
1、引起瓦斯和煤尘爆炸
我国大部分煤矿都有瓦斯和煤尘爆炸的危险，当井下空气中的瓦斯或煤尘达到爆炸浓度且存在能量达到0.28 mj 的点火源时，就会发生瓦斯或煤尘爆炸。

当电网发生单线接地或设备发生单相碰壳时，在接地点就会产生电火花，若此时电火花具有足够的能量，就可能点燃瓦斯或煤尘。

2、引起人身触电事故
当电气设备因绝缘损坏而使外壳带电时，工作人员接触外壳就会导致人身触电事故。

这时入地电流的一部分将要从人体流过，会造成人员伤亡。

工作人员触及刺破橡套电缆外护套而暴露在空气中的芯线是一种更为严重的人身触电，此时入地电流大部分流经人体，因此对人员的危害性更大。

3、烧损电气设备，引起短路
长期存在漏电电流，尤其是两相的过渡电阻因接地而产生的漏电电流，在通过设备绝缘损坏处时会散发出大量的热，使绝缘进一步损坏，甚至使可燃性材料着火燃烧。

长期存在的漏电电流及电火花使漏电处的绝缘加快损坏，破坏相间绝缘而造成短路，形成更大的故障，对矿井安全造成严重威胁。

4、使雷管无准备引爆
漏电电流在其通过的路径上会产生电位差，漏电电流的数值越大，所产生的电位差就越大，如果电雷管两端引线不慎与漏电回路
上具有一定电位差的两点相接触，就可能发生电雷管无准备爆炸的事故。

5、严重影响生产
漏电故障的处理时间很长，一旦电网发生漏电，必须停电处理，严重影响生产，降低煤炭企业的经济效益；而且停电使局部通风机停转，通风恶化，形成瓦斯积聚，又会威胁矿井安全。

二、漏电保护的基本要求
漏电保护属于继电保护的范畴，也应像其他继电保护装置一样，满足安全性、选择性、可靠性和灵敏性这4 个要求。

1、安全性
指的是漏电保护从最严重的人身触电事故发生到电源被切除的时间乘以流过人体的电流应小于30 ma/s；而对于单相接地导致的漏电故障来说，应保证在切断电源或发生间歇性漏电时，其接地点的漏电火花能量要小于0.28 mj。

2、选择性
指在发生漏电事故时漏电保护装置只切除供电系统中漏电部分的电源，要保留非漏电部分电源。

无论是放射式供电还是干线式供电，均能将故障时的停电范围尽可能减小。

3、可靠性
指漏电保护装置，自身必须要具有一定的可靠性，在保护单元内发生漏电故障时，不能有拒动的情况；而当保护单元外发生任何故障时，也不能误动。

4、灵敏性
指漏电保护装置对临界漏电故障具有较强的反应能力，以便及时地发现和解决问题。

三、几种单一保护方案分析
1、零序电流式漏电保护
零序电流式漏电保护中，在电网发生非对称性漏电的情况下，电网在产生零序电压的同时，回路中也出现零序电流，利用零序电流互感器，取值加以利用，驱动继电器，实现漏电保护。

优缺点：零序电流式漏电保护可以实现放射式电网中横向选择性漏电保护，还可以应用于中性点接地及不接地系统中。

但也具有动作电阻值不固定、不能保护对称性漏电以及不能补偿电容电流等缺点。

2、零序电压式漏电保护
零序电压式漏电保护中，当电网非对称性漏电时，三相对地电压不平衡，会出现零序电压。

零序电压通过电压互感器二次侧开口三角形取出，利用零序电压的大小，来反映电网对地的绝缘程度。

当零序电压大到一定的程度时，执行回路动作，使馈电开关跳闸，以实现漏电保护。

优缺点：零序电压式漏电保护能够检测电网漏电时的零序电压，算是一种较好的漏电保护手段，但也具有动作电阻值不固定、不能保护对称性漏电故障、保护无选择性且只能用在变压器中性点非直接接地的电网中等缺点。

3、零序功率方向式漏电保护
零序功率方向式漏电保护中，当电网非对称性漏电时，由取样电路分别从电网中取出零序电压和各支路的零序电流信号，经过放大整形，由相位比较电路来判断出故障支路，最后启动执行电路，切断故障支路的电源，实现有选择性的漏电保护。

优缺点：零序功率方向漏电保护具有很强的横向选择性，但也具有动作电阻阻值不固定、不能保护对称性漏电以及不能补偿电容电流等缺点。

4、附加电源直流检测式漏电
附加电源直流检测式漏电保护中，三相电抗器、零序电抗器、万用表和继电器电阻为定值，电网对地绝缘电阻值r 为可变值。

当直流电压一定时，直流继电器中电流值将随r 值而变。

当r 下降到一定程度时，直流继电器动作，其常开接点接通自动馈电开关的分励脱扣线圈，或常闭接点断开无压释放线圈，自动馈电开关跳闸，实现漏电保护。

优缺点：附加电源直流检测式漏电保护具有保护全面、动作无死区，保护不受故障类型、发生地点以及电网状态的影响，对整个供电单元具有电容电流补偿效果等优点，但其也具有保护无选择性、电容电流补偿具有静态性以及保护装置动作时间长等缺点。

5、无附加电源直流检测式漏电保护
无附加电源直流检测式漏电保护中，其利用3 个整流管构成漏电保护装置，这3 个整流管分别接到电网三相上，另一端采用星接
的方式经电阻接地。

由于电网中性点不接地，经3 个整流管的直流电流，必须流过电阻r、大地和电网对地绝缘电阻r 才能返回到电源，因此该电流的大小就直接反映了电网对地的绝缘状况，检测直流电流的大小，就可形成漏电保护。

优缺点：实质上，无附加电源直流检测式漏电保护同附加电源直流检测式漏电保护基本原理是一致的，这种漏电保护结构简单，具有较高直流电压，它能够真实地反映电网的绝缘水平，但是也有保护无选择性、漏电保护值受电源电压波动影响较大等缺点。

6、旁路接地式漏电保护
旁路接地式漏电保护中，当发生单相触电或人身触及电网的一相时，由检测选相器确认故障并输出动作指令，然后由执行电路强制故障相旁路接地，利用专设的接地极电阻分流，降低漏电点电流。

优缺点：旁路接地式漏电保护安全性较高，能有效削弱断电后电动机反电势和电网分布电容储能，减少对触电人员的危害，但其具有保护范围单纯、只限单相漏电和人身触电、电路较为复杂等缺点。

四、一种综合保护方案
由于不同的矿井使用的单一漏电保护方案各有各的优缺点，所以要想使得漏电保护的效果比较理想，就要求我们综合各种漏电保护方案的优缺点，以达到矿井的安全要求。

下面介绍一种功能较为完善的综合漏电保护方案。

该方案设置了5 种保护单元：首先采取附加三相接地电容组，
达到消除方向型保护的动作死区；装在总开关的负荷一侧，它的星形点连接在接地网上；再采用1 台旁路式漏电继电器，设置在总开关处，旁路接地大大提高了保护系统的安全性，还实现了延时的纵向选择性；在总的开关内装设直流检测式漏电保护插件，它弥补了对称性漏电保护的动作死区；在除总开关以外的所有馈电开关和磁力起动器中各装设1 块零序功率方向式漏电保护插件，这样可以完成横向选择性漏电保护的功能；根据纵向选择性的要求，各自的跳闸延时有一定的区别；最后再采用若干个直流检测式漏电闭锁插件，也是装在总开关的负荷一侧。

五、结束语
当前，煤矿井下普遍采用单一化的漏电保护方式，还有由于厂家制造产品具有一定的差异性，使得煤矿井下的漏电保护系统很难做到满足4 大基本特性的要求。

因此，需要我们研究各种漏电保护方式的原理，结合现场供电系统的要求来进行优化组合，寻求综合性的漏电保护方案是解决煤矿井下漏电保护的关键所在。

参考文献
[1] 陈奎，陈世军，唐轶.矿井电网漏电保护的研究［j］.电工技术，2004.
[2] 黄延庆，史丽萍.煤矿井下6/10 kv 漏电保护研究［j］.中国科技论文在线，2005.。