煤礦電網(wǎng)漏電保護知識

陽煤集團 楊玉濤

所謂“漏電”就是電流流經(jīng)了大地（包括地線）。理論上講所有電網(wǎng)都存在漏電、所有電氣設(shè)備都存在漏電，因為他們都存在對地絕緣電阻值。電工所說的“漏電”是指漏電流已經(jīng)達到了漏電保護的動作值。電工所說的某設(shè)備“接地”也是指漏電流已經(jīng)達到了漏電保護的動作值。

煤礦井下的漏電保護具有三大功能：①漏電電流達到規(guī)定值時（也就是絕緣電阻值下降到一定值時），保護裝置動作切斷電源；②補償電網(wǎng)對地分布電容（也就是利用電感吸收分布電容的漏電流），降低接地點的電流值（也就降低了接地點的電火花）；③監(jiān)測并顯示電網(wǎng)絕緣電阻值。

煤礦井下用電設(shè)備常用的電壓為660V和1140V以及3300V。本文僅僅論述這3個電壓等級的漏電故障。

一、歐姆定律

漏電電流和絕緣電阻都與歐姆定律有關(guān)。歐姆定律的定義是流過導體的電流與導體兩端電壓成正比，與導體本身的電阻成反比，即I=U/R。

電工要牢記歐姆定律，因為歐姆定律可以解釋電器的工作原理，也可以解釋電氣故障原因。

二、電阻

所謂電阻就是電流流動受到的阻力。電阻的阻值越大阻礙力越大，阻值越小阻礙力越?。ㄒ簿褪请娮柚蹬c電流值成反比）。電阻的最大阻值為∞（無窮大），電阻的最小阻值為0（沒有負值）。電阻存在有兩種形式，一種是人為制造的電阻（如電阻元件、電爐絲、電熱棒、白熾燈等），另一種是自燃存在的電阻（絕緣電阻、導線電阻等）。

我們習慣把很大的電阻叫做無窮大，把很小的電阻叫做0。電工常用的黑膠布，在低壓電網(wǎng)中叫做絕緣材料，但是在高壓電網(wǎng)就起不到絕緣作用了。一瓢自來水，倒入高壓接線盒叫作短路，而倒入蒸汽電熨斗叫作負載；煤礦井下千米鉆機的兩根監(jiān)控裸導線在嘩嘩流動的礦井水中不影響監(jiān)測效果（相當于水是絕緣的）?？梢宰鲞@樣的試驗，把礦燈（頭燈）的兩個正負極裸導線放入自來水中，不影響燈的亮度。

玻璃管保險內(nèi)部是一段銅絲，我們測量它時，認為它的電阻是0Ω，但是它在電路中工作時就不能認為是0Ω了，否則就起不到保險的作用了（焦耳定律Q=I²Rt）。

三、附加直流電源漏電保護

我們把一個變壓器的供電范圍稱之為一個電網(wǎng)。每個變壓器的輸出都必須有一個總檢漏保護。總檢漏保護采用的是附加直流電源的工作方式。附加直流電源就是在電網(wǎng)與大地之間通過電抗器另外增加一個直流電源（一般為直流48V），用于監(jiān)測電網(wǎng)與大地之間的絕緣電阻值。其實就像指針萬用表測量電阻元件一樣，萬用表內(nèi)的電池給所測電阻施加電壓；也像搖表測量絕緣電阻一樣，轉(zhuǎn)動搖表、搖表輸出電壓（搖表是直流發(fā)電機）施加在電氣設(shè)備上。這個原理就是歐姆定律的原理——電阻值與電流值成反比（R=U/I）。

四、漏電保護動作值

根據(jù)《煤礦供電的三大保護細則》規(guī)定，660V系統(tǒng)用11kΩ電阻元件在遠端對地試驗時漏電保護必須動作，1140V系統(tǒng)用20kΩ電阻元件在遠端對地試驗時漏電保護必須動作，由此可以推出3300V系統(tǒng)用60kΩ電阻元件在遠端對地試驗時漏電保護必須動作。

電網(wǎng)的絕緣電阻很大時（習慣叫無窮大），漏電保護肯定不動作。電網(wǎng)的絕緣電阻下降到上述電阻值時漏電保護肯定動作。每個電網(wǎng)的漏電保護裝置不一樣，所以不能確定絕緣電阻上升到多大時漏電保護就剛好不動作。

五、絕緣電阻測量

搖表測量。注意，①首先檢查瓦斯?jié)舛?，低?.0%方準測量；②絕緣高的長距離電纜能夠儲存電荷，測量完畢必須放電，對地放電與相間放電；③搖表是直流發(fā)電機，輸出電壓與搖動的轉(zhuǎn)速成正比，也就是2500V的搖表可以代替1000V的搖表使用（搖的慢點）。

萬用表測量。指針萬用表的10kΩ檔也能用于測量漏電故障點。

驗電筆測量。煤礦井下中性點不接地供電系統(tǒng)，只要一相驗電筆不亮，一般是該相接地了，也就是該相對地電壓為0了。當干式變壓器輸出側(cè)的總饋電開關(guān)漏電跳閘、解脫負荷電纜故障依舊，說明電源側(cè)接地了。驗證的方法就是用驗電筆，哪一相驗電筆不亮，就是那一相接地了。

注意，一相驗電筆不亮，可能不缺相，而是該相接地了；三相驗電筆都亮，可能缺相了；三相驗電筆明暗不一樣，并不是三相電壓不平衡，而是三相對地電壓不平衡；三相對地電壓不平衡的原因是三相對地的絕緣電阻值差別較大的過。

六、集中性漏電

故障現(xiàn)象是電網(wǎng)某一臺設(shè)備或某一條電纜的絕緣電阻下降到漏電保護的動作值或直接接地。現(xiàn)象為只要開動某一臺設(shè)備就頂閘，或者給某一條電纜送電就頂閘。

常見的集中性漏電故障有：屏蔽層與接線柱相碰、接線腔潮濕、設(shè)備進水等。

低壓屏蔽電纜接頭壓接注意事項為①剝掉屏蔽層，②難以剝掉時應(yīng)削掉10mm長，③千萬不能不剝也不削屏蔽層、僅僅是不讓屏蔽層離開接線柱，這樣就為以后留下隱患——別人處理故障或者更換該設(shè)備時注意不到屏蔽層而人為造成屏蔽層碰住接線柱。

七、分散性漏電

故障現(xiàn)象是不一定開哪臺設(shè)備就頂閘，不一定何時會頂閘，只開一臺設(shè)備或少開設(shè)備不頂閘，開的設(shè)備多了就頂閘。

首先要懂得并聯(lián)電阻的特點是①越并聯(lián)總電阻越??；②總電阻值最?。虎墼俨⒙?lián)一個小電阻對總電阻影響大，再并聯(lián)一個大電阻對總電阻影響不大。

故障原因是電網(wǎng)內(nèi)多數(shù)設(shè)備或電纜絕緣電阻值較低，造成總的絕緣電阻值更低，因為一個電網(wǎng)內(nèi)每臺設(shè)備和每條電纜的絕緣電阻屬于并聯(lián)狀態(tài)。

解決辦法是先更換幾臺絕緣最低的設(shè)備或電纜，抽空再陸續(xù)更換絕緣低的設(shè)備。

預防辦法是定期測量各個設(shè)備及電纜的絕緣電阻值，發(fā)現(xiàn)絕緣較低的設(shè)備或電纜就提前更換掉，不要等著發(fā)生頂閘故障后才更換。

八、活接地

啟動電動機就漏電跳閘，測量電動機絕緣很高。原因是轉(zhuǎn)子鼠籠條開焊，習慣稱此故障為“掃堂”。

采煤機割煤就漏電跳閘，空轉(zhuǎn)不跳閘，測量電動機絕緣很高。原因是轉(zhuǎn)子鼠籠條稍微開焊，不出力時掃不到定子線包，割煤（出力）時掃到定子線包。

九、干式變壓器

干式變壓器輸出側(cè)只能帶一臺總饋電開關(guān)，也就是只能有一個總漏電保護。如果同時帶2臺或更多的饋電開關(guān)，就使得漏電保護靈敏度降低，因為接地點的電流要分開幾路流經(jīng)漏電保護，這樣流過漏電保護的電流減少就降低靈敏度了。

干式變壓器輸出側(cè)電纜不能過長，一般為10m之內(nèi)，如果過長的話，這段電纜一旦發(fā)生漏電，沒有保護裝置能夠切斷其上級電源。

十、補償

漏電保護內(nèi)的補償功能很難完全吸收電網(wǎng)對地分布電容的漏電流，因為供電電纜的長度不是固定的（設(shè)備開得少時總電纜短、開得多時總電纜長），分布電容也就不是固定的。所以很難做到完全補償。

十一、三相四線制漏電保護

單相供電系統(tǒng)漏電保護開關(guān)內(nèi)，火線和零線共同穿過一個保護線圈，該線圈監(jiān)測火線和零線電流的大小差別，火線和零線電流差別當小于30mA時開關(guān)不動作，當大于30mA時開關(guān)動作。火線能夠漏電給地線或者大地，這樣火線電流就會大于零線電流。

三相供電系統(tǒng)漏電保護開關(guān)內(nèi)，3根火線共同穿過一個保護線圈，該線圈監(jiān)測三相火線電流的大小差別，三相火線電流差別當小于30mA時開關(guān)不動作，當大于30mA時開關(guān)動作。

十二、對地電壓

煤礦常用的移動變電站及干式變壓器二次側(cè)接成Y時輸出1140V（線電壓）、接成△時輸出660V（相電壓）。多數(shù)情況下1140V系統(tǒng)的對地電壓為660V、660V系統(tǒng)的對地電壓為380V。很顯然這個380V的對地電壓并不是660V系統(tǒng)的“相電壓”（660V已經(jīng)是相電壓了），又因為少數(shù)情況下三相對地電壓是不相等的（相電壓是相等的），所以對地電壓并不能稱之為“相電壓”。

為什么三相對地電壓會不相等呢？中性點不接地供電系統(tǒng)的三相對地電壓與三相的對地絕緣電阻有關(guān)，每相的對地電壓就是該相絕緣電阻上的電壓。以1140V系統(tǒng)為例，當三相各自的對地絕緣電阻值相等時，三相對地電壓相等，為660V（比電源電壓低根號3倍）；當三相各自的對地絕緣電阻值不相等時，三相對地電壓不相等，絕緣電阻高的相、對地電壓高（>660V）、最高為660V，絕緣電阻低的相、對地電壓低（<660V）、最低為0V。

三相對地電壓不相等，不對于三相電壓不平衡。其中一相對地電壓過低，并不代表漏電保護就應(yīng)該跳閘。以1140V的AB兩相電為例，A相對地絕緣電阻Ra與B相對地絕緣電阻Rb屬于串聯(lián)接法，A相對地電壓就是Ra上的電壓，B相對地電壓就是Rb上的電壓，這兩個電阻按阻值的比例分配1140V；Ra=1000MΩ、Rb=10MΩ與Ra=1MΩ、Rb=0.01MΩ對地電壓的分配是一樣的（都是100：1），但是前者不會頂閘而后者會。如果對地電壓為0V，說明該相接地了，就應(yīng)該跳閘。

驗電筆的明暗對應(yīng)對地電壓的高低。

三相電動機的繞組匝數(shù)是固定的、額定承受的電壓也是固定的。對于標有1140V/660V的電動機，當使用1140V時接成Y接法（相當于串聯(lián)），每個繞組上承受的電壓其實是660V；當使用660V時接成△，每個繞組承受的還是660V。懂得這個道理也就知道660V系統(tǒng)的對地電壓多數(shù)情況下是380V了。

移動變電站二次側(cè)的繞組匝數(shù)是固定的，繞組上輸出的電壓也是固定的，當二次繞組接成Y時（相當于串聯(lián)）輸出1140V、接成△時輸出660V。

照明綜合保護裝置，內(nèi)部的變壓器一次和二次側(cè)都可以改變接法。一次側(cè)接成Y時使用1140V、接成△時使用660V。二次側(cè)接成△時輸出127V、接成Y時輸出220V。

十三、故障案例

660V漏電保護裝置內(nèi)電抗器虛接冒火，形成電弧接地過電壓，對地電壓達到一千多伏，導致660V橡套電纜外皮帶電。