煤礦井下低壓檢漏保護裝置研究

摘 要：煤礦井下工作環(huán)境相對較差，工作空間狹小，且濕度較大，煤礦本身的特殊性，決定了發(fā)生漏電和人身觸電的幾率較大，雖然也采取了一些防漏電措施，像中性點不接地三相電網(wǎng)、使用屏蔽電纜等，但還是無法從根本上解決煤礦井下發(fā)生漏電的問題，基于此，文章對煤礦井下低壓檢漏保護裝置進行研究。

關鍵詞：煤礦井下；原理；漏電保護；低壓保護裝置

作為煤炭企業(yè)的一員，深知在煤礦井下進行工作的危險性，在煤礦井下，如果發(fā)生漏電現(xiàn)象，不僅會損壞電氣設備，還會帶來人身觸電的危險，甚至會發(fā)生瓦斯爆炸現(xiàn)象。因此，做好漏電保護工作至關重要。文章分析低壓漏電保護裝置的原理，提升低壓漏電保護裝置靈敏度的策略，最后研究新型漏電保護裝置，從而減少或避免漏電現(xiàn)象的發(fā)生。

1 煤礦井下低壓漏電保護裝置

1.1 對漏電保護的基本要求

基于煤礦井下的特殊環(huán)境，對煤礦井下的漏電保護提出了較高的要求：為避免人身觸電，對于通過人體的電流做出了規(guī)定，為了避免瓦斯爆炸，一旦電流達到極限電流安全值，檢漏繼電器必須立即跳閘。

1.2 漏電保護裝置的類型

漏電保護裝置的類型一般分為如下幾個方面，它們分別是：附加、無附加電源直流檢測式、零序功率方向式、零序電壓式、零序電流式及旁路接地式漏電保護裝置。

2 漏電故障

在礦井下，一般發(fā)生的漏電故障的情況有：電氣設備運行時，其絕緣部分受潮，造成一相接地漏電；由于各種因素造成絕緣損壞，也會發(fā)生漏電；電氣設備與電纜連接時，火線接頭沒有壓接好，接頭脫落，使外殼與一根火線搭接，接頭過熱而產(chǎn)生漏電；電氣設備長期超負荷運行，導致絕緣損壞而漏電；施工時，不小心造成人身觸及一相火線，進而發(fā)生漏電；電纜、電氣設備連接時，不慎接錯線，造成漏電；運行中，電纜產(chǎn)生裂口且受潮也會造成漏電；維修時，施工人員不小心觸及一相帶電導體，造成漏電。

3 低壓漏電保護裝置的原理

3.1 附加電源直流檢測式

直流檢測電源、信號取樣回路、直流檢測、控制執(zhí)行回路等共同組成了漏電閉鎖保護單元，它是利用附加在地和電網(wǎng)間的直流電源，對漏電故障進行檢測，零序電抗器及三相電抗器等為定值，絕緣電阻值則為可變值，此時，當直流電壓一定時，電抗器值會隨著絕緣電阻值的變化而變化，當絕緣電阻值下降到規(guī)定值時，自動跳閘，實現(xiàn)漏電保護的目的。

此種方式的保護原理可以很好的檢測單相和三相漏電故障，是實現(xiàn)電網(wǎng)漏電保護的理想方案。雖然具有保護比較全面及動作無死區(qū)的優(yōu)勢，但也具有選擇性差的缺點。

3.2 無附加電源直流檢測式

在無附加電源直流檢測式中，漏電保護裝置由三個整流管構成，將整流管連接到電網(wǎng)三相上，另一端經(jīng)電阻接地，直流電流經(jīng)過整流管，流經(jīng)大地、電網(wǎng)對地絕緣電阻后，方可返回電源，由此可以看出，電流的大小是電網(wǎng)對地的絕緣狀況的最好體現(xiàn)，只要對直流電流進行相關檢測，就能實現(xiàn)漏電保護的目的。

這種保護方式具有無選擇性，電源電壓波動會對漏電保護值造成一定影響，但它的漏電保護結構比較簡單，具有較高直流電壓，并且可以真實反映電網(wǎng)的絕緣水平。

3.3 零序功率方向式

此種方式的漏電保護，如果電網(wǎng)發(fā)生非對稱性漏電，可從電網(wǎng)中取出相關支路的零序電流信號及零序電壓，對故障支路進行分析判斷，得出結果后，啟動執(zhí)行電路，將故障支路的電源切斷，這種保護方式可進行有選擇性的漏電保護。此種保護方式具有橫向選擇性，但只能保護非對稱性漏電，對于對稱性漏電起不到保護作用。

3.4 零序電壓式

在大電流接地系統(tǒng)中發(fā)生接地故障時，零序電壓就會出現(xiàn)。電網(wǎng)對地的絕緣程度，可以通過零序電壓的大小來體現(xiàn)，當零序電壓達到規(guī)定程度時，便執(zhí)行回路動作，饋電開關自動跳閘，實現(xiàn)了漏電保護功能。

這種保護方式可以對電網(wǎng)漏電時的零序電壓進行檢測，是一種不錯的漏電保護裝置，但這種保護方式無選擇性、動作電阻值不固定、對于對稱性漏電故障沒有保護作用。

3.5 零序電流式

當線路中發(fā)生漏電故障時，大地與三相線路中的某一相形成一個回路，漏電電流在回路中流過，這時，零序電流互感器中感應電壓，經(jīng)過整流，形成直流電，直流電流驅動漏電保護繼電器，切斷電源，從而實現(xiàn)了漏電保護。

零序電流式漏電保護裝置，具有橫向選擇性漏電保護，在中性點接地或不接地系統(tǒng)中都可以運用，對于對稱性漏電不具有保護作用，其動作電阻值不固定及不能補償電容電流。

3.6 旁路接地式

在旁路接地式漏電保護中，當人身觸及電網(wǎng)一相時，檢測器就會對故障進行檢測，確認故障后，及時輸出動作指令，執(zhí)行電路發(fā)揮作用，使故障相旁路接地，采用專設的接地極電阻分流，有效的降低了漏電點電流。

旁路接地式漏電保護裝置具有較高的安全性，斷電后，對電網(wǎng)分布電容儲能進行有效的削弱，減少或避免對觸電人員造成嚴重危害，但是這種保護裝置只限人身觸電或單相漏電的保護，保護范圍不太寬泛。

4 提升低壓保護裝置靈敏度的策略

煤礦井下采用的漏電保護裝置，其零序電壓與漏電電阻、電網(wǎng)電壓等都具有一定關系，故障發(fā)生時，受到電容和系統(tǒng)電壓的影響，使動作時間存在誤差，且誤差較大，即使將分饋、總饋電裝置之間的動作關系進行調整，也無法避免系統(tǒng)電容的變化，因此，當漏電發(fā)生時，通常會出現(xiàn)分路開關不動作的現(xiàn)象。

動作時間是衡量漏電保護的一項重要內(nèi)容，因此，要對漏電保護裝置中的動作時間進行合理設置。分饋電裝置保護動作時間的設置不得大于50ms，總饋電裝置設置為250ms。智能型饋電裝置能夠滿足靈敏動作要求，只需對系統(tǒng)電容做出部分修改。

5 煤礦井下檢漏保護方案

通過對上述各類檢漏保護裝置的簡單介紹，可以看出，每種漏電保護裝置都存在一定的優(yōu)勢，但也避免不了缺點的影響，要想充分發(fā)揮礦井下漏電保護裝置的重要作用，就必須尋找一種新型的、完善的漏電保護系統(tǒng)。通過對以上幾種類型的保護裝置進行研究，取其精華部分，進行有效結合，制定了礦井漏電綜合保護方案，采用零序功率方向式、旁路接地式及直流檢測式漏電保護裝置為一體的綜合方案，這種方案的運用，可以達到比較理想的漏電保護。

該系統(tǒng)中，三相接地電容組安裝在總開關的負荷側，它的星形點與接地網(wǎng)連接，為了提高安全性，在總開關處，設置旁路接地式漏電繼電器一臺。為了彌補漏電保護死區(qū)，在總開關內(nèi)裝設直流檢測式漏電保護插件一塊。對于零序功率方向式漏電保護插件則需要很多塊，在磁力啟動器及饋電開關里各裝一塊，實現(xiàn)橫向漏電保護功能；在1QA處，將漏電相旁路接地，迫使漏電處的電流不大于10mA。延時0.5s，自動跳閘，進而使故障支路的電源得以切除。

6 結束語

眾所周知，煤礦井下工作環(huán)境惡劣，加上各種因素的影響，極易發(fā)生漏電，因此，為了施工的安全，就要加強漏電保護裝置的研究和應用。本文通過對漏電保護裝置的原理的分析，并提出了一種綜合保護方案，提高漏電保護技術水平，促進了煤礦用電安全。

參考文獻

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