煤矿低压供电漏电保护

煤矿低压供电漏电保护 机电科专业组制作 新矿华煤 什么是漏电故障呢 当中性点不接地系统中的一相 两相或三相对地总绝缘电阻下降到危险值以下时 若发生一相接地故障 漏电电流将很大 会造成人身触电伤亡 引爆瓦斯或煤尘 引起火灾等重大事故 工作面漏电会引爆电雷管 造成人身伤亡事故 我们把这种事故称为漏电故障 简称为漏电 漏电保护 矿山供电 从安全角度考虑 无论采取哪种接地方式 高压和低压电网都必须装设漏电保护装置 我国 煤矿安全规程 规定 矿井变电所的高压馈电线上应装设选择性的检漏保护装置 井下低压馈电线上应装设带有漏电闭锁的检漏保护装置 漏电保护的目的是通过切断电源来防止人身触电伤害和漏电电流引发的电气事故 漏电保护的主要作用是 防止人身触电 不间断地监视井下采区低压电网的绝缘状态 以便及时采取措施 防止其绝缘进一步恶化 减少漏电电流引起瓦斯 煤尘爆炸的危险 防止漏电电流引爆电雷管 防止短路电流所产生的电弧烧穿隔爆型电气设备的外壳 或使其外壳的温度升高超过危险值 引起瓦斯 煤尘爆炸 预防电缆和电气设备因漏电引起的相间短路故障 选择性漏电保护装置的使用 将会缩短漏电的停电范围 并便于寻找漏电故障 及时排除 从而缩短了漏电停电时间 漏电安全电流值及绝缘电阻危险值的确定 我国煤矿井下供电系统是变压器中性点严禁接地 人身触电对人的生命安全造成的危害程度主要取决于流经人体电流的大小与作用时间的长短 研究结果表明流经人体的电流与作用时间的乘积小于50mA s时对人体来说是安全的 但考虑到流过故障点的电流不点燃电雷管爆发而引燃瓦斯和煤尘 取一定的安全系数 1975年煤炭工业部正式确认把人体触电电流与作用时间的乘积规定为30mA s为安全值 因此 从保护人身触电安全的角度出发 30mA s是规定漏电保护装置主要技术指标的依据 为达到这一指标有三条途径 1 提高网路对地绝缘电阻 2 对网路对地分布电容电流采取有效的补偿措施 3 提高漏电保护装置与馈电开关脱扣装置的跳闸速度 对于中性点不接地系统的人身触电电流IR 在忽略电网对地分布电容的情况下 一般漏电保护装置中均采用电感补偿 IR 3U相 3RR r绝U 线路相电压RR 人体电阻 可取最小值1千欧 r绝 线路一相对地绝缘电阻值 按IR 30毫安 不难推出在660伏供电系统中r绝 35千欧 也就是说当每相绝缘电阻值降低到35千欧时 人身触及一相时就有生命危险 三相电网总的绝缘电阻为三相r绝的并联值 11 7千欧 因此规定对660伏供电系统总的绝缘电阻危险值定为11千欧 对于不同电压等级的供电系统有着不同的数值的绝缘电阻危险值 绝缘电阻危险值就是漏电保护整定的动作电阻值 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 将导致以下危险 引起人身触电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 此时入地电流的一部分将要从人体流过 其数值大到一定程度就会造成人员伤亡 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严重的人身触电 此时入地电流大部分流经人体 因而对人员的危害性更大 引起瓦斯及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有能量达0 28MJ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 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 烧损电气设备 引起火灾长期存在的漏电电流 尤其是两相经过渡电阻接地的漏电电流 在通过设备绝缘损坏处时将散发出大量的热 使绝缘进一步损坏 甚至使可燃性材料着火燃烧 烧损电气设备 引起火灾长期存在的漏电电流 尤其是两相经过渡电阻接地的漏电电流 在通过设备绝缘损坏处时将散发出大量的热 使绝缘进一步损坏 甚至使可燃性材料着火燃烧 引起短路事故长期存在的漏电电流及电火花使漏电处的绝缘进一步损坏 最后危及相间绝缘而造成短路 形成更大的电气故障 对矿井安全造成严重威胁 严重影响生产 煤矿安全规程 要求 一旦电网发生漏电 就必须停电处理 漏电故障的处理少则数小时 多则达几个班 因而严重影响生产 降低煤炭企业的经济效益 另一方面 停电使局部通风机停转 通风恶化 形成瓦斯积聚 反过来又威胁矿井安全 井下漏电的原因 电缆或电气设备的原因敷设在井下巷道内的电缆绝缘老化或潮气入侵 使正常运行时系统对地的绝缘电阻降低而造成漏电 开关设备长期使用 接线板潮湿可能造成漏电 其内部元件或导线因某种原因使绝缘恶化 导线头碰壳也会造成漏电 长期使用的电动机因绝缘受潮 绕组散热不良等原因 绝缘材料变质 老化而造成漏电 此外 电动机内部接头脱落 一相导线接触金属外壳而导致的漏电也较常见 真空开关未使用阻容保护 在分断时易产生过电压 使电动机的绝缘瞬间击穿而造成漏电 因安装施工不当引起漏电电缆施工接线错误 如误将相线与地线相连 通电后就会发生漏电 电缆与设备连接时 由于芯线接头不牢 封堵不严 压板不紧 运行或移动时造成接头脱落或松动 使相线与金属外壳直接搭接而漏电 橡套电缆悬挂方法违反规定 采用铁丝或铜丝悬挂 时间一长就可能漏电 开关或其他电气设备的内部接线错误或接线头松脱碰壳 当合闸通电时便会漏电 因管理不当引起漏电由于管理不严 电缆被埋压或脱落浸泡于水沟中 造成其散热不良或受酸性水的侵蚀 时间一长将使绝缘老化而漏电 电气设备长期过负荷运行造成绝缘老化损坏而漏电 电动机因长期被煤石堵塞风道 通风不良造成发热使绝缘受损而漏电 已受潮或遭水淹的电气设备 未经严格的干燥处理和对地绝缘电阻 耐压试验又投入运行 极有可能漏电或导致其他电气故障 因维修操作不当引起漏电工人工作时 劳动工具 锹 镐 钎等 易将电缆割伤或碰伤而造成漏电 此外 采掘机械移动时 供电电缆受到拉 挤 压 绞等作用 也可能造成漏电 冷 热补的橡套电缆和浇灌的电缆接头由于线芯连接不牢固 绝缘浇灌不均匀 以及硫化热补或冷补质量低劣 在运行期间容易发热 使油和绝缘胶往外渗漏 严重时就会漏电 开关设备检修后 残留在开关内的线头 金属碎片等未能清扫干净 或将小零件 工具等忘在开关内 此时如碰到相线 送电后就会发生漏电 检修电气设备时 停送电操作错误 带电操作或施工不慎 可能造成人身触及一相而漏电 开关分 合闸时 因灭弧机构有故障造成电弧熄灭困难 电弧接触外壳而漏电 因意外事故引起漏电井下电缆常因顶板冒落 矿车掉道 支柱倾倒等意外机械事故被损伤而导致漏电 井下电缆因短路故障造成局部对地绝缘损坏 当处理故障后未经对地绝缘电阻测定而恢复送电时 就会发生漏电 采 掘头面的电气设备离头面太近而受到炮崩 造成设备损坏或绝缘破坏 也是导致漏电的一个原因 预防井下漏电及人身触电的措施 井下漏电威胁煤矿的安全生产 因此必须采取有效措施预防这类电气事故的发生 结合煤矿的具体情况 可采取以下措施 加强井下电气设备的管理和维护 定期对电气设备进行检查和试验 性能指标达不到要求的应立即更换 井下电缆应悬挂整齐 避免出现 挤 压 埋 淋 砸 崩 摩 现象 采煤工作面要避免乳化泵站高压管路工作状态下窜动时与电缆产生的摩擦 掘进头的电气设备要重点防护 避免电绞钢丝绳摩擦电缆 迎头电机负荷线要加装护套 防止机械损伤 严禁炮崩电气设备 严格规范接线工艺 确保电气密封 防止因洒水防尘时造成电气内部受潮而漏电 加强手持式电动工具把手的绝缘 在把手上再加一层绝缘套 以形成双重保护 手持式电气设备的电源电压不得超过127V 控制回路电压不得超过36V 严格按章作业 严格执行停 送电工作票制度 避免因误操作而引起人身触电和其他电气事故 使用可靠的保护接地系统 利用漏电保护装置及时切断漏电故障线路的电源 防止人身触电和故障的扩大 井下配电变压器的中性点禁止直接接地 以减少漏电或触电电流 随着科技的不断进步和机电管理水平的进一步提高 通过深入开展矿井质量标准化工作 井下供电线路的面貌和供电质量有了明显的提高 煤矿井下低压供电线路的漏电故障大幅度减少 有力地促进了矿井的安全生产 漏电的分类 集中性漏电 长期的集中性漏电这种漏电 可能是电网内的某台设备或电缆 由于绝缘击穿或导体碰及外壳所造成 间歇的集中性漏电这种漏电 大部分发生在电网内某台设备 主要是电动机 或负荷端电缆 由于绝缘击穿或导体碰及外壳 在设备运转时产生漏电 还可能由于针状导体刺入负荷端电缆内产生漏电 瞬间的集中性漏电这种漏电 主要是由于工作人员或其它物体偶尔触及带电导体或电气设备和电缆的绝缘破裂部分 使之与地相连 还可能操作电气设备时产生对地弧光放电所致 分散性漏电 某几条线路及设备的绝缘水平降低所致 整个电网的绝缘水平降低所致 漏电的查找方法 发生漏电故障后 将各分路开关分别单独合闸 如发生跳闸或闭锁 为集中性漏电 或不跳闸或不闭锁 但各分路开关全部合上时则跳闸 一般为分散性漏电 集中性漏电的查找方法 漏电跳闸后 试合总馈电开关 如能合上 可能是瞬间的集中性漏电 试合总馈电开关 如不能合上 再拉开全部分路开关 试合总馈电开关 如仍不能合上 则漏电点在电源线上 然后用摇表摇测 确实在哪一根相线上 拉开全部分路开关 试合总馈电开关 如能合上 再将各分路开关分别逐个合闸 如在合某一开关时跳闸 则表示此分路有集中性漏电 分散性漏电的查找方法若电网绝缘水平降低 在尚未发生一相接地时 继电器动作跳闸 可以采取拉开全部分路开关 再将各分路开关分别逐个合闸的办法 并观察检漏继电器的欧姆表指数变化情况 确定是哪一条线路的绝缘水平最低 然后用摇表摇测 检查到某设备或电缆绝缘水平太低时 则应处理或更换 井下供电系统常用的漏电保护方式 有漏电保护 选择性漏电保护和漏电闭锁 目前 使用的漏电保护装置很多 但总体上可以分为两大类 1 安装在各类开关中的具有漏电跳闸 漏电闭锁和选择性漏电功能的电子插件 微电脑综合控制保护器和漏电继电器 2 具有独立的防爆外壳必须与馈电开关配合使用的检漏继电器 漏电保护按原理不同可以分为附加直流电源式 零序电流方向式 旁路接地式和自动复电式等 一 附加直流电源漏电保护 在开关合闸后对带电电网进行绝缘监测 当电网对地绝缘电阻低于动作值时开关跳闸停止供电起保护作用 在变压器中性点不接地电网中 很容易监测到电网各相对地的绝缘电阻值 若在三相电网与大地之间附加一独立的直流电源 则在三相对地绝缘电阻上将有一直流流过 该电流的大小直接反映了电网对地绝缘电阻的高低 附加直流电源漏电保护就是通过检测该来实现漏电保护的 保护特点 在三相电网与大地之间附加一直流电源 直流检测电流流经电网对地总绝缘电阻r 并近似与r 成反比 保护可靠全面 动作电阻值稳定 有电容电流补偿 保护无横向选择性 附加直流电源漏电保护现在常用的KBZ系列 BKDZ系列 BKD系列矿用隔爆智能化真空馈电开关 附加直流电源漏电保护原理同原馈电开关漏电保护 只不过保护动作方式由继电器转换为智能综合保护装置 二 选择性漏电保护 选择性漏电保护大多利用零序电流方向保持原理 如图所示 采用的主要检查元件是零序电流互感器 零序电流互感器有一个环形铁芯 其上缠有二次绕组 环形铁芯套在电缆上 穿过铁芯电缆中的三根芯线就是它的一次绕组 选择性漏电保护可同时检测 比较零序电流 电压的大小和相位 确认漏电支路并使之跳闸 可用于高 低压电网 具有选择性 零序电流保护装置原理 零序功率方向型保护在线路正常工作时 电网的三相电压对称 三相负载相同 三相电流的矢量和等于零 电流互感器二次没有电流和电压 执行继电器J不动作 当发生漏电故障时 三相电路不对称 必然有零序电流 这个零序电流通过电网对地绝缘电阻r和分布电容C构成通路 当发生单相漏电故障时 在零序电流互感器LLH的一次侧中流过3倍的零序电流 在二次侧产生电流 经二极管整流后 可使执行继电器J动作 带动开关跳闸 同理 在供电系统中的各支路对地电容分别用C1 C2和C3标识 如果在第一支路上发生单相漏电或接地故障 第二 三支