低压供电的漏电保护方案概述

下供电网络：

井下供电系统由地面变电所、井下中央变电所、采区变电所、防爆移动变电所、采用变电点以及彼此间的电缆线组成。

其中，地面变电所(6KV/10KV)是全矿供电的总枢纽，担负受电、变电、配电任务。井下泵房中央变电所是井下的中心，其任务是向采区变电所、整流变电所、主排水泵及井底车场附近负荷供电。采区变电所是采区变、配电中心，任务是采区负荷及巷道掘进负荷供电。工业面配电点是采掘工作面及其附近巷道的配电中心，向工作面及附近负荷供电。

图 1 矿井供电流程

二、井下供电系统分类

1、中性点直接接地系统

此系统也被称为大接地电流系统。这种系统中一相接地时，出现除中性点以外的另一个接地点，构成了短路回路，接地故障相电流很大，为了防止设备损坏，必须迅速切断电源，因而供电可靠性低，易发生停电事故。但这种系统上发生单相接地故障时，由于系统中性点的钳位作用，使非故障相的对地电压不会有明显的上升，因而对系统绝缘是有利的。

图 2 中性点直接接地系统

2、中性点不直接接地系统

这是我国特有电力系统，方式主要有三种：即不接地、经消弧线圈接地和直接接地。电力系统中性点运行方式有不接地、经电阻接地、经消弧线圈接地或直接接地等多种。在中性点不接地的三相系统中，当一相发生接地时：一是未接地两相的对地电压升高到√3倍，即等于线电压，所以，这种系统中，相对地的绝缘水平应根据线电压来设计。

这主要是因为这样做具有下述优越性：一是正常供电情况下能维持相线的对地电压不变，从而可向外(对负载)提供220/380V这两种不同的电压，以满足单相220V（如电灯、电热）及三相380V（如电动机）不同的用电需要。

图 3 中性点不直接接地

在矿井作业系统中，我国主要采用中性点不直接接地系统，该系统具有较大的零序阻抗值，普遍比其它阻抗值高，所以当井下发生漏电或电路短路故障时，产生的电流较小，不易造成较大危害。

三、井下漏电的危害

1.瓦斯爆炸

瓦斯是一种易燃气体。其爆炸有一定的浓度范围，大约界限为5%～16%。

当瓦斯浓度低于5%时，遇火不爆炸，但能在火焰外围形成燃烧层，当瓦斯浓度为9.5%时，其爆炸威力最大；瓦斯浓度在16%以上时，失去其爆炸性，但在空气中遇火仍会燃烧。

不过其爆炸界限并不是恒定的，它还受温度、压力以及煤尘、其它可燃性气体、惰性气体的混入等因素的影响。

当矿井电缆绝缘层被破坏，会产生漏电流。由于瓦斯被点燃所需要的能量很低，如果漏电产生的电弧击穿空气，就会将其引燃。

2.雷管引爆

雷管是一种爆破工程的主要起爆材料，它的作用是产生起爆能来引爆各种炸药及导爆索、传爆管。其分为火雷管和电雷管两种。煤矿井下均采用电雷管。电雷管分为瞬发电雷管和延期电雷管。延期电雷管又分为秒延期电雷管和毫秒延期电雷管。

电气雷管在煤矿开采中有广泛应用，漏电可能会引爆电气雷管，导致安全事故的发生。如果电气雷管被引爆，就意味着有极高的电流，高于人体安全电流，如果流经人体，对生命安全也有极大影响。

四、漏电保护的选择性

当发生漏电故障时，漏电保护器的选择性保护主要体现在两个方面：

1.纵向选择性

指井下发生漏电故障的问题线路被漏电保护系统发现并被切断，同时使正常线路正常运行。其工作原理见图2，A、B1、B2、C1、C2、C3、C4中均装有漏电保护装置。A、B1、B2是馈电开关，C1、C2、C3、C4是磁力启动器，K1、K2是漏电故障点。假如漏电故障在点K1发生，这时，C4元件中的选择性漏电保护器将会做出反应，使漏电点从整体电路上切除。而馈电开关B2中的选择性漏电保护器不产生作用，整体上可以使故障部分被切除，但是正常部分仍然保持正常运行。

图 6 选择保护性原理

2.横向选择

指的是漏电故障所处支路仅被漏电保护系统切断，同时使其它正常的支路正常运行，如图2，漏电保护装置位于A、B、C点上。当某点如K1存在漏电故障时，该漏电保护系统的磁力启动器C4或分支馈电开关B2中的选择型漏电保护器对漏电故障做出反应，切断发生漏电故障点K1的支路，其余装置无反应。在当前技术下，上述的纵向选择性需要依靠延迟时间，也就是从负荷端到电源端方向上，逐级延时每个漏电保护装置。

推荐阅读：

传感器常见名词及解析

什么是区块链，前景怎么样？

电池供电器件中低静态电流的设计

功率分析仪中校零和消零的区别

功率电感器的啸叫原因，有什么好的对策