煤矿井下低压供电系统漏电保护研究

煤矿井下低压供电系统漏电保护研究

王海王

天地（常州）自动化股份有限公司 江苏省 常州市 213002

摘要：由于煤矿生产环境复杂且特殊，所以低压供电系统可能会受到环境的不良影响，加之人为因素也可能导致漏电故障，使得矿井用电安全受到威胁。为确保矿井开采作业用电安全与可靠，煤矿井下供配电系统应安装漏电保护装置，预防和处理煤矿井下供配电系统的漏电故障。

关键词：煤矿井下；低压供电；漏电保护

一、煤矿井下低压供电系统漏电原因

（一）井下设备绝缘性能较差

煤矿井下环境相对较差，空气潮湿，很容易形成水雾。井下环节容易使井下电气设备绝缘性能降低，导致电气设备漏电事故的发生。当井下漏电时就会出现漏电火花，如果不及时处理就会引起瓦斯或煤尘爆炸事故。同时煤矿井下电气设备绝缘性能降低会造成触电事故的发生。所以在使用电气设备时必须保证电气设备的绝缘性能良好，同时要加强对井下设备的检修和维护工作。如果煤矿井下存在比较多的高压电缆，或者是出现了长时间的潮湿环境，就会导致高压电缆或接线器的绝缘性能下降，使得电缆线发生漏电的现象。在这种情况下，如果不及时对漏电的电缆线进行处理，就会使井下电路不能正常供电。除此之外，煤矿井下环境的复杂性也是造成低压供电系统安全隐患的主要原因之一。由于煤矿井下空间狭小，空气流通不畅，井下环境相对较差，使得井下电路存在着局部过热和局部短路等现象。一旦井下线路出现漏电现象，就会导致事故的进一步发展，破坏局部绝缘，进而引起线路局部短路故障的发生，使井下电路无法正常供电。

（二）井下空间狭小，环境潮湿，导致电气设备发生漏电现象

由于煤矿井下空间狭小，环境潮湿，加之井下经常会受到地质构造的影响，导致井下发生漏电事故的可能性增加。由于矿井地面工作环境比较干燥，煤矿井下属于典型的高湿环境，在这样的环境下，变压器、开关、电缆以及设备等经常会发生漏电现象。针对井下潮湿情况，可以在设备外壳和设备周围进行绝缘处理。根据相关规定要求井下不得采用架空线供电方式进行供电，主要是因为架空线与地面存在着很大的距离，在潮湿的环境下容易发生漏电现象；其次是因为架空线通常会铺设在比较潮湿的环境中，经常会存在金属导体的绝缘部分与地面有接触现象。在煤矿井下低压供电系统中，经常会发生电缆被烧毁的现象，其主要原因是由于井下空间狭小、环境潮湿，导致煤矿井下电缆经常会受潮。

虽然现在我国对煤矿井下进行了较大程度的改革与创新，但是对于煤矿井下低压供电系统依然存在着一些问题，主要表现在：一是部分老矿井内部缺少足够的供电保障；二是供电线路较长且较为分散；三是对矿井内部进行了局部改造。以上这些问题都是导致煤矿井下发生漏电现象的主要原因。

（三）电气设备接线方式不合理

对于煤矿井下低压供电系统来说，电气设备接线方式是否合理也是影响低压供电系统安全的重要因素。特别是一些老煤矿井下电气设备比较陈旧，接线方式比较复杂，而且部分矿井电气设备检验、维修制度不完善，使得井下设备经常发生漏电现象，严重影响了井下供电系统安全。根据调查显示，煤矿井下的电气设备接线方式主要有两种，一种是母线采用“T”接，另一种是“U”接。这两种接线方式各有利弊，但在实际工作中仍普遍采用“U”接，这就容易出现漏电情况。所以针对这种情况，应采取相应措施来解决这种安全隐患。

（四）井下供电系统安装和维护不到位

井下低压供电系统的安装和维护不到位是导致安全事故发生的主要原因之一。由于井下空间狭小、环境潮湿，工作人员经常需要长时间在井下工作，造成井下电气设备的老化和损坏，导致供电系统存在安全隐患，从而引发安全事故。有些矿井为了提高经济效益，往往忽视对井下供电系统的维护工作，甚至对井下供电线路长期检修不到位，从而导致井下供电系统不能正常运行，不仅造成电能浪费，还影响矿井生产。有些企业由于对井下供电系统维护不到位，使得供配电设备长时间不检修、不保养，导致设备经常出现故障。有些企业由于对井下供电系统维护不到位、维修人员技术水平较低、安全意识差等原因，导致设备经常出现故障，严重影响矿井生产。

二、煤矿井下低压供电系统漏电保护措施

（一）完善煤矿供电系统的使用标准

目前，部分煤矿井下作业人员对供电系统的使用标准了解不够充分，导致在实际工作中受一定限制，无法科学合理的对工作进行协调，产生的问题比较严重。还有部分施工人员没有明确国家相关规定标准，如表 1 为井下主变电所高压柜保护定值清单，在设置安全值的过程中仅凭自身经验进行，甚至会出现过于随意的情况，一旦供电系统运行阶段存在故障，会影响井下作业。因此，有必要在对煤矿供电系统的使用标准进行优化与改进，通过制度的健全，加强对现阶段井下作业情况的监督，以此保障后续作业顺利进行。

表 1 井下主变电所高压柜保护定值清单

（二）矿井低压供电系统应当根据井下使用需要，选择电压等级合适、电压偏差较小的电缆和变压器，并做好日常维护工作。例如，可以将10kV 的变压器安装在井下变电所，然后在地面设置两个110kV、220kV 等级的变电站，这样能够有效降低对地面电气设备造成的冲击。另外，为了确保井下电气设备处于正常运行状态，应当建立健全相关的制度和规定，及时更换老旧的电气设备或者更换质量不合格的电气设备。例如，对于运行时间较长、使用年限较久的电气设备应当进行检查和维修，定期检查和维护高压开关、电缆接头、高压断路器等；对于部分使用年限较长的低压电气设备应当及时更换或修复。另外，应当将井下电气设备使用情况、运行状态等信息记录保存在专业人员手中。

（三）当电气设备安装在地面时，应当在其附近设置阻火器和防爆门；当电气设备安装在井下时，应当将阻火器和防爆门安装在防爆墙内。当某一电气设备集中区内多个电气设备需要并联运行时，应当将多个电气设备安装在同一个防爆区域，并且各电气设备之间的距离不能超过10m。另外，当某一电气设备集中区内有1个以上的电气设备需要并联运行时，应当在其附近设置阻火器和防爆门。阻火器和防爆门应当设置在非爆炸危险区域。如果某一电气设备集中区内有多个电源，则应当同时设置双电源切换装置，以确保地面和井下的安全。

（四）煤矿井下低压供电系统应当根据井下实际需要，合理选择电缆接头、电气设备的数量以及位置。在井下应当优先选择具有防爆性能的电气设备，减少因电气设备设计缺陷造成的问题。在进行电缆接头的安装时，应当优先考虑电火花的问题。如果在井下选择了绝缘材料，则应当保证电缆和接头与其他电气设备之间的绝缘性能良好。如果在地面进行了电缆敷设，则应当保证电缆敷设时有足够的空间和通风条件，避免造成电缆敷设时挤压、挤破或踩踏。此外，在井下进行接地保护工作时，应当采取有效的措施防止接地线产生火花放电对电气设备造成影响，应定期检查电气设备接地系统，检测接地电阻值，保证设备的完好率。

（五）矿井低压供电系统应当尽可能地采用集中供电方式，以减少供电系统在不同地点设置配电装置的数量，尽可能减少对地面和井下电气设备造成的冲击。为了能够更好地满足煤矿井下安全生产要求，煤矿企业应当建立健全相应的规章制度，加强日常管理工作。例如，在井下变电所内应当配置具有漏电保护功能的继电器，在地面变电所内应当配置具有漏电保护功能的断路器。另外，要通过定期检查以及定期维护、及时更换等方式，对井下电气设备进行有效的监控，确保井下电气设备处于正常运行状态。另外，为了能够有效提高煤矿井下低压供电系统的安全可靠性和稳定性，煤矿企业应当建立健全相应的管理制度，并且对供电系统的安全运行进行经常性的监督和检查。例如定期检查井下电气设备的运行情况、对井下电气设备进行预防性试验等。

结语

煤矿井下供电系统不仅要保证正常供电，同时也要保证供电的稳定性和可靠性，当出现供配电故障时，能够及时采取有效的措施进行处理，以防止事故的扩大，避免给企业造成更大的经济损失。通过对煤矿井下低压供电系统进行合理规划和科学管理，不仅可以提高矿井下供电的稳定性和可靠性，还可以提高煤矿工作效率。

参考文献：

[1] 煤矿井下低压供电系统漏电保护的研究分析[J]. 韩向栋;魏良跃;董军;宋春晖;吕正超.中国设备工程,2022(04)

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