小议煤矿井下低压系统漏电保护的方法

【摘 要】随着中性点经消弧线圈接地系统在煤矿井下低压系统中的应用，部分井下低压漏电保护技术受到了较大影响，本文重点介绍了两种受消弧线圈影响较小、可应用于在中性点经消弧线圈接地的煤矿井下低压系统中井下低压漏电保护技术：附加直流漏电保护以及五次谐波选择性漏电保护。

【关键词】井下低压系统；附加直流漏电保护；五次谐波选择性漏电保护

【Abstract】With the use of neutral point grounding system with extinction coil in the coal mine underground power supply system， part of technology of underground low-voltage leakage protection has been affected. This paper introduces two kinds of technology that Little effect by inductive coil. The two kinds of technology are Adding DC leakage protection and quintuple harmonics selective leakage protection. It can be applied to the neutral point grounding system with extinction coil.

【Key words】Underground low-voltage power system； Additional DC leakage protection； Quintuple harmonics selective leakage protection

煤矿井下的低压电网主要覆盖在采区，其恶劣的自然环境，较为集中的人员与机械使得一旦发生电网漏电，可能引起人身触电、设备损毁甚至瓦斯及煤尘爆炸、雷管爆炸等严重后果。为了避免井下低压电网漏电造成严重后果，井下低压电网必须配备漏电保护装置。因此，煤矿安全规程明确规定：井下低压馈电线上，必须装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路[1]。

1 漏电保护装置的发展现状

不同于井下高压供电系统检漏保护装置技术和产品的成熟发展，对于井下低压系统的检漏保护装置，现今还不十分成熟，其稳定性和准确性都有待提高。

煤矿井下低压系统中应用的检漏保护装置按其动作方式可分为电流型和电压型，其中电压型因其结构复杂、价格昂贵、稳定性差而较少使用。而电流型的检漏保护装置按原理可分为附加直流电源检测、零序电流保护原理、多次谐波选择性漏电保护原理和零序电流方向保护原理。其中零序电流漏电保护装置是通过检测线路中零序电流来检测对地绝缘电阻的，在中性点不接地系统中应用效果较好。但随着中性点经消弧线圈接地系统的发展，零序电流漏电保护装置因其易受消弧线圈的影响而导致误差较大的缺点渐渐突显出来。附加直流漏电保护因其可忽略消弧线圈的影响而受到关注。但是附加直流漏电保护的选择性较差，停电范围较大，而五次谐波选择性漏电保护易于查找故障线路。

因此，本文主要介绍附加直流漏电保护以及五次谐波选择性漏电保护两种适合应用在中性点经消弧线圈接地的煤矿井下低压系统中的漏电保护。

2 附加直流漏电保护

2.1 附加直流漏电保护原理

附加直流电流检测就是在大地与电网之间附加独立的直流电源信号，通过附加直流检测回路的电流来检测三相线路对地电流大小，通过三相线路对地电流大小来判断故障线路[2]。在不发生漏电故障的时候，电网对地绝缘水平很高，因此附加直流检测回路中的电流很小；在发生漏电故障的时候，电网对地绝缘水平明显下降，因此附加直流检测回路中的电流明显增大。当判断出检测回路中的电流达到预设的动作电流值时，可通过切断主回路来实现漏电保护

2.2 附加直流漏电保护动作值确定

在保证人身触电的安全性为前提的情况下，考虑到我国煤炭安全规程规定的我国煤矿井下人身触电的安全电流值为30mA[3]，在忽略电网电容的情况下，可计算得在0.66kV的煤矿井下电压下允许的电网最小漏电电阻值为35kΩ，对于三相漏电故障，漏电动作电阻值为11.7kΩ。

一般取漏电闭锁电阻值为漏电动作值的两倍，实际采用22kΩ。同理可得在1.14kV下应选取的漏电闭锁电阻值为40kΩ。

2.3 附加直流漏电保护的不足

此种漏电保护方式虽然结构简单、工作可靠，但是除了电容电流补偿静态性以及动作时间长等问题之外最大的不足就是无选择性，主回路的切断大大扩大了停电范围。

3 五次谐波选择性漏电保护

3.1 五次谐波选择性漏电保护的原理

在发生单相接地故障的情况下，负荷电流中的五次谐波分量在故障线路中最大，相位滞后于五次谐波零序电压；而在非故障相中，其较小且相位超前于五次谐波零序电压。故障相与费故障相的五次谐波分量相位相差180度，即相位是相反的。

由于煤矿井下低压系统出线较多，且存在干扰和谐波污染等现象，为安全可靠的选出故障线路，可通过五次谐波的大小找出可疑线路，再通过其相位情况来确定接地故障情况，故障线路的五次谐波零序电流相位与正常线路相位相反，对可疑线路进行多次对比，方向与其他线路相反的线路为故障相。

3.2 五次谐波的计算方法

在系统工作的期间对线路进行不间断五次谐波零序电流数据采集，将采集后的五次谐波零序电流数据通过傅里叶算法进行分析计算，得到其幅值与相角。

3.3 五次谐波选择性漏电保护的不足

五次谐波选择性漏电保护的选线方式易受煤矿井下低压电网电压质量的影响，尤其是在谐波污染较为严重的情况下，难以保证五次谐波选择性漏电保护装置可以灵敏准确快速的选择出故障线路。因此，单独使用此种方式进行选线技术还是不完善的。此种方式可以作为综合选线的一种判据，与其他判据相互结合，共同选出故障线路。

4 结束语

本文分析了漏电保护装置的发展现状以及重点介绍了附加直流漏电保护、五次谐波选择性漏电保护两种可应用于煤矿井下低压系统中的漏电保护。分析了两种保护的各自的不足，通过分析，可以发现在合适的条件下，两种保护可以相互结合，以附加直流漏电保护为主保护，辅以五次谐波选择性漏电保护，共同实现可靠、安全、快速的选择故障线路并切断，减小停电范围。

【参考文献】

[2]王小华.低压漏电保护新技术的研究[J].煤矿机电，2008.

[3]国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2011.

[4]王清亮.单相接地故障分析与选线技术[M].北京：中国电力出版社，2013.