1 选择性煤矿井下低压漏电保护系统
漏电故障是井下低压供电系统发生次数最频繁的故障, 在总故障中的比例高达80%以上。煤矿井下漏电事故的发生不仅会引起人身触电, 而且还有可能导致瓦斯、煤尘爆炸严重的还会提前引爆电气雷管。因而, 漏电保护系统成为煤矿井下供电保护的重中之重。目前, 漏电保护技术的发展趋势是选择性漏电保护系统, 它只切除漏电故障线路和设备, 保证非故障部分继续工作, 减小由于漏电故障而造成的停电范围, 便于寻找漏电故障的原因, 缩短漏电停电时间。煤矿井下选择性漏电保护主要采用零序电流方向保护和零序功率方向式漏电保护。
1.1 零序电流型漏电保护 (如图1)
如果上图中的电网发生漏电, 漏电电阻越小, 电网中性点对地电压就会越高, 由上图可知电网中性点对地电压VN就是零序电压V0。所有非故障支路零序电流Ig0之和为故障支路的零序电流Ig0。电网中, 流过故障支路的零序电流是所有非故障支路零序电流的总和。而各非故障支路只流过本支路的零序电流的值必然小于故障支路的零序电流的值。因此, 可以在各支路首端装设零序电流互感器, 利用它就可以反应各支路零序电流的大小, 可以作到有选择性地漏电保护。
1.2 功率方向型漏电保护
在混合式 (含有干线式和放射式) 低压电网中, 电容和电阻的并联是电网的地阻抗。由公式:V0=VN=VA0+VB0+VC0, Ig0i= (VN/Zi) ×3可知, 非故障支路零序电流超前零序电压0°~90°;由KCL定律分析可知, 故障支路零序电流则滞后零序电压90°~180°。零序功率方向型漏电保护就是利用零序电流或零序电压的幅值大小来判断某一供电单元内是否有漏电事故的发生, 同时利用各支路的相位关系来寻找发生漏电故障所在的支路, 有选择性地切断漏电故障支路。当电网中某支路发生人身触电事故或漏电故障时, 取样电路就会从电网中取出零序电压和各支路的零序电流信号进行放大整形, 然后通过比较相位判别出发生故障的支路, 最后启动执行电路从而切断故障支路的电源, 这样就实现了有选择性的漏电保护。
2 煤矿井下低压漏电保护动作值的研究
在我国, 煤矿井下供电时绝对不允许中性点直接进行接地, 即规定必须采用中性点不接地系统, 中性点不接地系统所发生的漏电事故大多数为单相触电事故。在相电压作用之下, 电流经电网三相绝缘电阻与其它两相对地电容和人体而形成一个闭合回路。与通过人体的电流有关的因素为:系统电压、人体电阻、线路对地电容及电网绝缘电阻等。流过人体或接地点的电容电流可以通过检漏继电器采取零序电抗器提供的感性电流进行补偿, 这样与单相漏电电流有关的因素就只有三相电网绝缘电阻了。我们以电网电压660V为例进行计算, 若流过人体电流为30mA, 当电网的绝缘电阻比35kΩ低时, 在这种情况下人体若触电, 流经人体的漏电电流就可能比30mA要大, 然而这在供电中是禁止的。因此, 如果网络的绝缘电阻低于35kΩ时, 我们必须采取一定的措施来提高网络的绝缘电阻, 以保障供电的安全进行。电网电压为660V时, 馈电开关的漏电闭锁值为22kΩ, 这种情况下网络的绝缘电阻必须上升到闭锁值的1.5倍, 也就是网络的绝缘电阻必须近似于甚至高于35kΩ时才可送电。考虑到三相电网的漏电阻对直流为并联通路, 其检漏继电器漏电动作值整定为:
当任一相漏电电阻低于11kΩ时 (即网络绝缘低于35kΩ) , 检漏继电器动作, 为了实现漏电保护, 开关就会跳闸。但是如果漏电动作值均设定为11kΩ, 一旦某处的绝缘电阻低于11kΩ时, 就有可能出现多台检漏继电器同时跳闸甚至越级跳闸, 从而影响整套供电线路。为避免这样情况的发生, 首先我们要从馈电开关的制造设计上着手电气标准规定馈电开关的漏电闭锁值, 电压1140V时漏电闭锁值为40kΩ, 660V时漏电闭锁值为22kΩ, 380V时漏电闭锁值为7kΩ只有当网络的绝缘电阻值上升到闭锁值的1.5倍时才允许送电。基于此我们提出一种假设:将总控和分控漏电闭锁值实现分档可调, 总控开关控制的设备比分控开关多控制的网络比分控开关远, 总绝缘的设定肯定要低于分控开关网络绝缘电阻, 实现漏电闭锁值在安全范围内的可调, 分控开关漏电闭锁值的设定比总控开关高, 一旦某处网络绝缘下降, 开关可以及时进行闭锁, 缩小了停电的范围。同样漏电保护动作值也可以在安全范围内做到分档可调660V网络中漏电保护动作值设定在11kΩ~35kΩ之间, 其次在漏电动作时间上设定在0s~1s之间。总控开关的漏电动作值不得低于11kΩ, 总控开关的动作时间可延时比分控稍长一些;分馈开关漏电动作电阻值的设定要略高于总控开关, 一般设定在13kΩ左右, 动作时间不作延时。这样在分控开关负荷侧发生漏电故障时, 分控开关总是优先于总控开关动作, 减少掉电区域, 不致大面积掉电, 缩小因网络绝缘降低造成的掉电事故。
3 结语
漏电保护是煤矿井下供电系统的重要保护之一, 对于煤矿井下低压系统, 单相漏电故障是中性点不接地系统中最经常发生的故障, 容易造成煤矿瓦斯爆炸, 威胁人身安全, 因此, 做好煤矿井下供电低压漏电保护是煤矿安全生产的重要一环。
摘要：煤矿生产中安全是重中之重。本文介绍了两种类型的选择性煤矿井下低压漏电保护系统的作用原理, 初步研究了煤矿井下低压漏电保护动作值。
关键词：煤矿,选择性,漏电保护,动作值
参考文献
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