漏电保护电路（精选7篇）
漏电保护电路 篇1
0 引言
随着社会的发展, 人们在生活中接触电气设备的机会越来越多, 电气安全事故发生的几率也越来越大[1]。在家庭用电过程中, 由于电气设备本身的缺陷、使用不当和安全技术措施不利而造成的人身触电和火灾事故, 给人民的生命和财产带来了不应有的损失, 综合国内外的漏电保护现状, 迫切需要一种预防各类事故的发生, 及时切断电源, 保护设备和人身安全的技术手段。
对此, 本文提出了一种基于STC12C2052AD单片机的漏电保护插座的电路设计方案。本方案经过实验验证完全满足漏电信号的检测和后续电路的控制。
1 系统总体结构设计
该漏电保护插座的电路系统由单片机系统模块、漏电信号调理模块、电源转换模块和驱动电路模块四大部分组成。其中单片机采用的是STC12C2052AD系列单片机, 该系列带A/D转换的单片机的A/D转换口在P1口 (P1.7-P1.0) , 有8路8位高速A/D转换器, 速度可达到100KHz (约10万次/秒) ;漏电信号调理模块采用运算放大器LM324芯片对互感传感器产生的漏电信号进行放大;电源转换模块通过稳压二极管1N4749A和78M05把220V交流电转换为稳定的5V直流电源;驱动电路模块通过光耦把单片机产生的弱电信号转换成强电控制信号, 控制后续的断电机构进行断电操作。该电路系统的单片机实时的进行漏电数据采集, 当采集到的漏电量超过规定值时单片机产生一个切断电源的信号。该信号通过光耦把单片机的控制信号转化为强电信号从而控制机械部分执行切断电源的动作。漏电保护插座的电路系统总体结构示意图如图1所示。
2 系统硬件设计
2.1 电源转换模块
由于该保护插座的电路要嵌入到插座的内部, 所以对电路的体积有了很严格的限制。综合比较了电池供电、普通互感降压和稳压二极管降压电路的优缺点, 本设计选择并优化了稳压二极管降压电路。经过实验验证该电路完全可以把220V的交流电转换为稳定的5V直流电源。转换后5V电源的功率完全满足该电路系统的需要。电源电路的原理图如图2所示。直流稳压电源输出稳定性是保证获得高检测精度的前提[2~4]。为了实现电源电路的稳定输出, 本设计首先通过Multisim软件对电源电路模块进行仿真模拟, 其仿真结果如图3所示。
2.2 漏电信号调理模块
由于STC12C2052AD单片机自带的A/D只能采集0-5V的模拟信号, 而根据霍尔磁式原理做成的互感传感器产生的信号电压为毫伏级信号。所以本设计采用了LM324芯片组成的放大电路对漏电信号进行了放大处理。由于运放放大器芯片的工作电压为5V, 所以放大后的信号不会超过5V, 满足单片机引脚的限压要求。放大后的信号经过R15限流后直接接入单片机的P1.1引脚进行A/D转换。漏电信号调理模块的原理图如图4所示。
2.3 单片机系统模块和驱动电路模块
单片机系统采用STC单片机经典的最小外围系统。其中利用该单片机的P1.1引脚采集漏电信号。当漏电量超过漏电要求时P1.6引脚产生控制信号, 该控制信号经过光耦转换成控制可控硅的G引脚的信号。可控硅控制后续相应的电路执行相应的机械动作达到切断电源的目的。
3 系统软件设计
应用软件主要包括主程序、初始化A/D子程序和A/D中断服务子程序三大部分。为了保证实时的采集漏电信号, 本系统软件在时序上采用连续的采集和比较方式处理的设计方式。系统上电, A/D初始化完成后就进行数据的采集转换。当A/D转换完成后产生A/D中断, 在A/D中断服务子程序里进行数据处理。如果数据小于预定值, 结束中断进行下一次的A/D转换。如果A/D转换的结果大于或等于预定值则说明漏电量超过了安全标准应该把单片机的P1.6拉低。P1.6拉低会控制后续的电路执行相应的动作, 从而切断电源。MSC-51系列单片机被广泛应用于仪器仪表、工业控制、智能终端等诸多领域。随着软件技术的迅猛发展, 要求单片机系统应具有一定的数据处理能力。常用的汇编语言难以胜任大数据的管理和复杂的数学运算, 而且程序可读性和可移植性也比较差。目前C语言基本上克服了上述缺陷.使程序大大简化[5,6]。所以本电路系统的软件也采用C语言进行书写。该系统的软件流程图如图5所示。软件代码如下:
4 结束语
本文提出了一种基于STC12C2052AD单片机的漏电保护插座的电路设计方案。该方案使用的元器件较少、成本较低低和体积较小, 从而易于嵌入到普通墙壁插座的内部。经实验验证该方案达到了漏电保护的准确性和实时性要求。能够很好的保护家用电器的安全以及人生安全。
参考文献
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[2]童诗白, 华成英等.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社, 2001.
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漏电保护电路 篇2
煤矿井下的供电系统一般采用中性点不接地方式, 电缆线路经常会发生漏电故障, 对操作人员和用电设备造成很大的安全隐患。随着煤矿井下综采设备功率的增大及电网用电设备的增多, 特别是综采设备的频繁启动造成电网电压波动, 同时井下的供电条件非常恶劣, 这些因素对综采设备电控装置的安全性和可靠性提出了更高的要求[1]。
应用安全可靠的选择性漏电保护装置能提高煤矿井下供电的安全性和可靠性[1]。笔者设计了一种选择性漏电保护电路, 该电路主要利用故障线路零序电流与非故障线路零序电流相位相反、故障线路零序电流相位滞后零序电压相位的原理, 通过零序电流与零序电压之间的相位比较以及零序电压和零序电流的幅值控制来实现选择性漏电保护功能。
1 电路原理
选择性漏电保护电路原理如图1所示。
设动力电缆单相对地的绝缘电阻为Ri, 分布电容为Ci, 当C相发生漏电故障时接地电阻为RL, 相电压为U, 则此时产生的零序电压为
非故障线路产生的零序电流为
故障线路产生的零序电流为
由式 (2) 和式 (3) 可知, 故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流相位相反、大小不同[2,3]。电流的大小与动力电缆的分布电容、绝缘电阻和故障线路的接地电阻有关[4]。故障线路零序电流的相位滞后于零序电压的相位, 并且滞后的相位角Ψ>90°[5]。在相位方波产生电路和幅值比较电路中, 通过零序电流互感器采集每个分支回路的零序电流并将其转换为交流电压信号UI0, 通过相位方波产生电路将电流转换为正半波为高电平、负半波为低电平的方波信号, 该方波信号能够体现出所有线路零序电流的相位时序。零序电流信号和零序电压信号分别通过精密整流滤波电路变换为直流幅值电压, 根据现场的工作环境, 如Ci、RL的大小以及用户需要设定的灵敏度等因素, 设置一个与其直流幅值电压进行比较的基准电压。当直流幅值电压大于该基准电压时, 幅值比较电路输出高电平, 它是进行漏电故障诊断的必要条件。只有零序电流和零序电压的直流幅值电压同时大于设置的基准电压幅值时, 电路才会检测到漏电故障。鉴相逻辑电路用于检测零序电流与零序电压的相位关系, 最终将漏电信号发送到单片机中断接口。
2 硬件电路设计
2.1 相位方波产生电路
相位方波产生电路如图2所示。交流电压信号通过射极跟随器、基准为零的电压比较器以及光电隔离电路输出方波信号。当Uin为交流正半波时, Uout输出高电平信号;Uin为交流负半波时, Uout输出低电平信号。
2.2 整流滤波电路
整流滤波电路如图3所示。交流电压信号通过精密整流电路输出到U1A, 再通过R8、D3、C1滤波, Uout输出为直流电压信号。R9和C1作为滤波元件, 需要选择适当的值, 以保证较小时延的同时获取纹波较小的直流信号。
2.3 鉴相逻辑电路
鉴相逻辑电路如图4所示, 其中Ai为零序电流幅值比较输出, Au为零序电压比较输出, Du为零序电压的相位方波, Di为零序电流的相位方波, Do为用于指示故障信号的输出端, 低电平为故障状态, 高电平为非故障状态。当零序电流和零序电压的幅值同时大于设定幅值时, 与门的输出才为高电平, 74LS74的使能端
3 软件设计
在电路的软件设计中, 为了提高漏电保护的响应速度, 在外部中断服务程序中进行漏电保护故障处理。为了提高漏电保护的可靠性, 还要考虑以下因素:当某个回路进行通断动作时, 由于执行机构 (比如真空接触器) 的三相通断不会严格同步, 此时也会产生漏电保护的故障指示信号。这就需要软件在执行主回路的通断操作时延时处理漏电保护动作, 避免电路的误动作。
4 结语
基于鉴相鉴幅的选择性漏电保护电路能够根据煤矿井下发生漏电故障时线路的零序电压和零序电流的相位及幅值、应用简单可靠的硬件电路及软件实现对煤矿井下综采设备电控装置的选择性漏电保护功能, 还能够根据现场的供电环境和用户需求对漏电保护的灵敏度进行人工设置, 安全可靠。
摘要：提出了一种基于鉴相鉴幅方式的用于煤矿井下综采设备电控装置的选择性漏电保护电路的设计方案。该选择性漏电保护电路主要利用故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流相位相反、故障线路的零序电流相位滞后零序电压相位的原理, 通过比较零序电流与零序电压的相位及二者幅值与设定幅值的关系, 实现了对煤矿井下综采设备电控装置的选择性漏电保护功能。实践表明, 该电路适应能力强, 应用灵活方便, 安全可靠。
关键词：矿井,供电,漏电保护,选择性,鉴幅,鉴相,零序电压,零序电流
参考文献
[1]国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京:煤炭工业出版社, 2004.
[2]崔景岳, 刘思沛, 聂文龙.煤矿供电[M].北京:煤炭工业出版社, 1988.
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[4]牟龙华, 孟庆海, 刘建华.可通信式智能选择性漏电保护系统的研究[J].电工技术学报, 2003, 18 (1) :82-86.
漏电保护器使用误区 篇3
1 漏电保护器是万无一失的“保命器”
有相当一部分用户认为, 安装了漏电保护器就万无一失, 不会发生触电事故。有些安装了漏电保护器的用户私拉乱接的现象十分普遍, 甚至有许多不懂电的人带电检修。事实上, 这种认识是十分错误的, 因为漏电保护器不可能绝对“保命”。因为在两相触电不接地的情况下, 保护器就不会动作, 另外漏电保护器也有损坏或动作失灵的时候。
2 不试验漏电动作的可靠性
大多数农民朋友错误的认为漏电保护器在安装后和运行过程中不需做漏电动作可靠性试验, 只要安装好了, 就可以一劳永逸地用下去。其实不然, 为确保漏电保护器漏电保护动作的可靠性, 用户至少每月进行1次试验。方法是, 用试验按钮试验3次, 如果3次漏电保护器都能立即跳闸, 说明它的动作是可靠的, 可以放心使用。电工每年至少还应对漏电保护器进行1次实际现场模拟试验。方法是:用1个6kΩ、10W线绕电阻, 2端各接1根绝缘电线, 一头插入插座的地线孔, 另一头碰触漏电保护器电源端的火线。这时会出现约40mA的漏电电流, 如果漏电保护器立即跳闸, 说明它在现场的动作是可靠的, 可以放心使用。
3 漏电保护器替代刀闸使用
漏电保护器的主要作用是漏电保护, 刀闸主要起隔离电源和利用安装在其内的保险丝起短路保护和严重过载保护。由于二者作用不同, 不能用漏电保护器替代刀闸, 更不能用刀闸取代漏电保护器。最好是二者配合使用, 并按照电源—电度表—漏电保护器—刀闸—用电设备的顺序规范装设。
4 胡乱选择漏电保护器型号
煤矿低压井下漏电保护浅析 篇4
漏电保护是保证煤矿井下安全供电的三大保护之一, 是防止人身触电的重要措施。随着煤矿井下用电设备的增多和电压等级的升高, 井下漏电日益突出。由于漏电的广布性、隐蔽性、连续性和突发性, 其危害性就更大。因此, 《煤矿安全规程》第四百五十七条规定规定:“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”。
在弄清漏电原因的基础上, 加强漏电的防治, 是矿井安全工作的重要环节。目前在井下现场使用较多的漏电保护装置按其工作原理可分为:一附加电源直流检测式漏电保护利用零序功率方向式的漏电保护装置;二、利用零序功率方向式的漏电保护装置。实际生产中漏电保护装置拒动、误动现象时有发生, 严重影响了煤矿的安全生产, 因此对矿井低压电网漏电故障的正确检测和隔离, 提高保护装置动作的可靠性是矿井的生产现场急需解决的问题。
1. 零序电流漏电保护原理分析
漏电保护应满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性等基本要求。漏电的保护范围应覆盖整个供电单元, 在发生漏电故障时只切除漏电支路, 其余支路均能正常供电。
目前的矿井低压电网漏电保护系统如图1所示, 在线路的分开关处安装了采用零序电流方向原理的漏电保护装置, 有选择的切除故障支路的电源, 满足漏电保护的横向选择要求。
同时在总开关处装设采用附加电源直流检测原理的漏电保护插件, 电网中任一处漏电, 该装置均能反映, 很好的满足了漏电保护的全面性要求, 但它不具备选择性功能, 可作为整个供电单元的总后备保护, 漏电保护系统的工作原理。总开关处的附加电源直流检测漏电保护主要由三相电抗器SK、零序电抗器LK、直流电源等组成。
直流电流大小的变化反映了电网对地绝缘性能的好坏。当某支路 (如支路Ⅰ) 发生漏电故障时, 流经各支路馈电开关的零序电流具有不同的特点, 故障支路上Ⅰ的零序电流由线路流向母线, 大小等于支路Ⅱ、Ⅲ的零序电流之和, 非故障支路上的零序电流由母线流向线路, 大小等于支路自身的电容电流。分开关处的漏电保护装置根据此特点来区分故障支路, 实现横向选择性。
2. 零序电流方向保护的实现
我国煤矿井下变压器中性点采用不接地方式, 零序电压不能直接从变压器中性点取出, 故采用3C-R组成的零序电压滤序器采集零序电压。
供电系统中一旦发生了人身触电事故, 如触及A相带电导体, 便有电流通过人身, 并经过其它两相绝缘电阻RB、RC和电容CB、CC构成电流通路, 同时变压器中性点与地之间就出现了相位差U0, 亦即零序电压, 其等效电路如图2所示。由图可知, 零序电压应为:
从图4看出, 流过人身的触电电流为:
其取样电流为:
实际应用中, 通过采集取样电流来确定零序电压的有效值和相位, 即:
系统选用零序有功电流和零序电压作为漏电跳闸的动作依据。
3. 结语
在总馈电开关处采用附加电源直流漏电保护装置后, 实际上井下的低压供电网络已不再是中性点绝缘, 而成为中性点经电抗圈接地的运行方式。由于零序电抗线圈的补偿作用, 势必使故障支路的零序电流值减小, 破坏了原先针对中性点绝缘系统所设计的零序电流方向型选择性漏电保护装置赖以工作的基础。
采用零序电压作为检漏装置的启动信号, 以零序有功电流作为故障选线的直接依据, 在不削弱附加电源直流漏电保护的全面性基础上, 实现了矿井低压电网的横向选择性, 有效提高了漏电保护装置动作的可靠性。
解决漏电保护的死区问题 篇5
随着我国经济建设的发展和人民生活水平的提高,各经济、政治、文化部门重要用电设备不断增加,用电设备和人身安全的保护自然成为了一项至关重要的工作。漏电保护器经历了一般型、脉冲型、鉴相鉴幅型等发展阶段,但是死区问题却依然存在。
1 机械式漏电保护缺陷
漏电流随气候、设备老化或其他条件发生的变化是比较缓慢的,漏电流从一个值过渡到另一个值要几秒甚至儿分钟的时间,即缓变电流,其额定动作值IΔn一般整定为100~220mA。而突变电流总是突然变化,在人畜触电或设备突然损坏时产生,它在瞬间达到其额定动作值IΔn’,IΔn’一般设定在30mA。由于缓变电流和突变电流的额定动作值不同(IΔn>IΔn’),在漏电保护时就需要对这两者区分处理,保证漏电保护器的可靠性和安全性。
针对这种情况,电流脉冲动作式漏电保护方式是比较可取的。机械式的脉冲动作式漏电保护器通常设有两个漏电监视通道,一路用来检测突变电流,另一路用来检测缓变电流,两路的动作整定值不同,缓变动作电流一般整定为100~200mA,突变动作电流一般整定为30~50mA。但是,从整定值我们却不难看出这种机械式漏电保护的一个不足,整定值过大。我们国家标准中规定:一般条件下,交流允许安全电流值为10mA[1]。由于机械式保护受灵敏度、机械脱扣延时、保证不误动作和死区问题等因素的影响,导致其理论整定值远大于交流允许安全电流,从而使人身伤亡依然以大概率出现。另外一个不足在于动作死区问题,下面进行理论分析。
设触电发生在任意一相,如A相,突变电流与线路缓变电流间的相位差角为φ,则φr=0,φL=φ,就可以得到大小为
对于电流脉冲动作式漏电保护,当触电发生时,突变电流汇入线路,缓变电流形成新的漏电电流,其前后的变化量为
取这个变化量ΔI作为漏电保护的动作信号,当ΔI达到整定值时,推动保护装置动作。将式(1)代入式(2)得
因此,当设置Ir为50mA,IL为100mA时,如图一所示,若整定值IΔn’为30mA,则出现了63.9°~139.5°和220.5°~296.1°两个死区范围。当相位差角在这两个角度区间内,即使Ir为50mA,远超过了设定IΔn’值,也不会发生保护动作。
当设置Ir为10mA,IL为100mA时,如图二所示,若整定值IΔn’为10mA,则整个区间都成为死区,保护器拒动作。
从图一、图二即以上分析可以看出:IΔn’值越小,灵敏度越高,但死区范围越大。因此,鉴于机械式电流脉冲动作保护器的灵敏度和死区之间的矛盾,我们推荐一种基于微控制器的漏电保护器,采用逐值检测的算法,利用漏电幅值和相角的变化来判定缓变电流和突变电流的情况,从而正确动作,可以解决上述矛盾。
2 逐值检测法分析
如图三所示,是电网缓变电流曲线,是测得的信号电流,其每一时刻的电流值都是缓变电流和突变电流的矢量和。由于在较短的一段时间内,缓变电流是相对不变的,大小可以等于前一时刻的缓变电流的值,即图三虚线所示,所以在t1到t3的每时刻电流突增值即突变电流就可以计算出来。
逐值检测法指将对应时刻的漏电流值与前一周期对应时刻的缓变电流值相减,我们就可以在每个周期内确定的时刻采样得到有效的信号值ΔI,然后将连续三个周期相对应时刻的ΔI值进行比较处理。这里以第二个采样点为例来阐述,如图四所示。当前采样时刻t21的ΔI与设定值作比较,若大于设定的差值IΔn’(突变电流动作整定值),再判断后续两个周期相对应时刻t22和t23的ΔI值,均大于突变电流动作整定值,则确定是突变电流,发出执行信号,继电器动作;若后续两个周期中相对应时刻t22和t23的ΔI值,如图五所示,均小于突变电流设定动作值,则确定为缓变电流,更新原来缓变电流的记录A为(A+h2),而差值h1可能是干扰信号。一直这样进行下去,记录的缓变电流值达到其动作整定值IΔn时,应发出执行信号,继电器动作,保护设备和人身。
这样就杜绝了死区问题,有效地防止了保护器拒动作和误动作所致人身触电危险的发生。即使有危险发生,也会在超过人体承受的安全电流(大小自行设定,且可更改)之前关断电源,保护人身。
3 结束语
在用电设备种类越来越繁多的今天,因设备带电而引发的触电为数不少。我们迫切需要一种无死区漏电保护器,避免对设备和人身造成危害。重要的是,采用这种方法作漏电保护,对其硬件电路器件的精度要求是很高的,表现为系统精度和零点检测精度。由于实际电网周期不稳定,存在微小波动,集成运放差分放大三极管特性的不完全对称,会导致零点检测存在误差。在设计时必须考虑并采取有效方法避免这些问题,否则达不到漏电保护的灵敏度和精度。还有,上面描述的方法,采样的点数越多,判断就越准确,误动作现象就越少发生,保护器的安全性和可靠性就越高。由此可见,死区是可以预知并解决的,通过这种检测方法可以提高漏电保护器的可靠性和安全性。
参考文献
[1]腾松林,杨校生.触电漏电保护器及其应用[M].北京:机械工业出版社,1994.
[2]国家机械工业委员会.工厂供电[M].北京:机械工业出版社,1988.
低压开关漏电保护问题研究 篇6
关键词：低压开关,漏电保护,选择性
低压开关在企业生产中起着十分重要的作用, 它能够保证企业生产设备的正常供电, 因此低压开关对生产设备的保护的可靠度、灵敏度以及准确度对企业的安全生产有着直接的影响。漏电保护是在危险发生时, 为了防止工作人员触电伤亡或者造成爆炸等现象的发生, 而采取切断电源的措施。因此, 为了保证企业生产能够安全顺利的进行, 就必须做好低压开关的漏电保护工作。
1 低压开关漏电保护问题
1.1 漏电电阻检测问题
这种问题主要表现为:当支路的开关发生漏电的情况时, 支路的开关就会没有动作, 总开关会发生误动的情况。漏电电阻检测的原理为:对于常规漏电保护下的总开关, 检测漏电电阻时运用附加直流电压法进行, 而对于支路的开关在进行漏电电阻的检测时, 则运用零序电压法进行。其中附加直流电压法是将直流形式的电压加入到系统中, 将欧姆定律作为检测的依据, 直流电流和漏电电阻之间是反相关的关系, 进而用直流电流的大小来判断电网对地绝缘的基本水平, 这种检测方法对漏电电阻的检测十分准确, 但是却具有较慢的响应速度。零序电压法主要是在中性点不接地系统产生漏电的现象时, 电压就会在中性点处逐渐升高, 进而检测出漏电电阻, 这种方法对漏电电阻进行检测时具有较快的反应速度, 但是准确度较差。
附加直流电压法由于响应速度的限制, 一般只会用在总开关上, 通过三项电抗器对系统进行接入, 中途不能改变电感电流, 在产生漏电的情况下, 最少要20ms才能使电流回到稳定的状态, 相比较来说, 零序电压法能够用较短的时间来完成漏电电阻的检测, 在时间上满足了支路漏电保护的需要, 但是零序电压是一个较多变量的函数, 与其相关的不仅仅只有漏电电阻, 系统电容和系统电压也会对其产生一定的影响, 这样一来, 运用不同的方式和原理来对位于同一系统中的总开关和支路开关进行漏电电阻的检测工作, 使两种开关处于不同的动作状态, 十分容易对漏电保护做出错误的判断。
1.2 选择性漏电保护判断问题
发生这种问题时主要会产生以下现象:在长短线悬殊系统中, 当长线路发生漏电的情况时, 支路开关无动作, 总开关发生误动。运用零序功率的原理来进行选择性的漏电保护, 系统在漏电时漏电支路对零序电压的相位和非漏电支路对零序电压的相位之间是不同的, 利用这种不同来进行选择性的漏电保护, 在漏电支路中, 零序电流要比零序电压延迟90°, 而在非漏电支路中, 零序电流要比零序电压提前90°。按照生产作业在产生漏电时的情况, 非漏电支路的电容和电流是与本支路的电容电流相同的, 非漏电支路的电容电流的总和是漏电支路的电容电流, 在只有支路的情况下, 当较长的支路发生漏电时, 其电容电流等于短支路, 而短支路的电容电流则是零, 这样一来就无法对正确的值进行判断。
1.3 断路器主辅触点不同步问题
产生这种问题的主要现象为:在对总开关和分路开关进行闭合时, 总开关会出现跳闸漏电的情况, 分开关会出现漏电闭锁的情况。支路开关产生漏电闭锁的原理主要是在断路器保持断开的状态下, 断路辅助触点通过电抗器将直流的电源接入到负载侧, 一旦负载侧出现漏电的情况, 直流电源就会形成一个通路, 综合保护器就会产生漏电闭锁的情况, 而且组织断路器进行闭合。当断路器产生闭合时, 断路器的辅助触点就会断开, 造成直流回路的断开, 造成这种现象的原因主要是断路器的主触点与辅触点之间无法达到同步而导致开关发生误动。一旦出现辅助触点与主触点的时间不一致的情况, 并且达到一定的值后, 导致支路开关出现漏电闭锁的问题, 就极其发生总开关漏电跳闸的现象。
2 针对低压开关漏电保护问题的改进措施
2.1 对漏电电阻的检测一致采用零序电压法
在防爆型的低压漏电保护装置中, 对于总开关和支路开关的漏电电阻的检测方法要保持一致, 即全部采用零序电压法进行检测, 既能够满足低压开关漏电保护对响应速度和检测准确度的要求, 又能够避免系统的电压和电容对检测造成影响。
2.2 提升漏电保护的全面性
由于单纯的零序电压法的原理有一定的限制性, 因此, 我们可以将多种原理进行结合, 最终做出正确的决策, 利用智能的转换, 提升漏电保护的全面性, 提高了低压开关漏电保护工作的效率和质量。
2.3 将开关中的常闭触点串接在直流回路和断路器的辅助触点中
通常情况下, 低压开关都会有额外的常闭触点, 我们只需将这些额外的常闭触点的头部在直流回路和断路器的辅助触点中进行串接, 就能够有效地解决断路器中的主触点和辅触点无法同步的问题。
2.4 将交流回路与直流回路分开
将直流回路和交流回路进行分开, 然后采用小容量的电容作为隔直电容, 并将其在电抗器的上端进行改接, 就能够很好地解决漏电跳闸的问题, 这种做法需要制造商在对低压开关进行设计时进行一一的改进。
3 结论
企业生产中的低压开关漏电保护问题是保证生产安全顺利的进行的基本条件, 因此企业必须要给予足够的重视, 对漏电保护装置的质量以及运行方面进行严格的控制, 提高漏电保护检测的准确性和灵敏度, 并在漏电保护装置出现问题时, 仔细分析低压开关漏电保护中所存在的一些问题, 并作出相应的解决方案, 对装置和漏电保护的检测方法进行改进, 确保装置的正常运行和企业的安全生产。
参考文献
[1]闫军.论煤矿井下低压馈电开关的漏电保护[J].科技与企业, 2012 (11) .
矿井低压漏电保护系统的研究 篇7
矿井生产工程相比于其他工程, 具有很强的特殊性。由于矿井生产的环境不同于其他工程, 其环境较为复杂, 因此矿井生产的设备和线路常会出现故障, 对矿井工程的安全顺利进行产生影响。在矿井工程中, 电网是其正常运行的保障, 电网的稳定是矿井安全生产施工的基础。但是由于矿井施工环境复杂、恶劣, 对井下电网的管理显得较为困难。由于电网在矿井工程中的重要性, 一旦电网管理出现问题, 造成电网漏电现象的发生, 就会对施工人员人身和财产造成巨大的威胁。在矿井的实际施工中, 低压漏电现象造成的影响主要分为三个方面:1) 触电事故。在矿井施工中, 在发生低压漏电现象初期, 很多情况下施工人员并不知情, 因此, 很容易发生人员的触电事故。2) 爆炸影响。由于井下的空气中混有大量的瓦斯气体以及煤尘等杂质, 当出现低压电网漏电现象时, 激发出来的电火花会引发瓦斯及其他爆炸, 造成严重的后果。3) 设备影响。在矿井中, 低压漏电现象往往是因为设备线路老化以及操作不当引起的设备内部烧毁。这种现象在发生的同时还伴随着电路短路现象, 对电网设备的正常运行带来巨大的威胁, 从而影响矿井生产的安全性和稳定性。
2 矿井低压漏电保护存在的问题
目前针对矿井低压漏电现象, 大多数的施工企业采用了检漏继电器和漏电保护单元组成的漏电保护系统。在漏电保护系统中, 漏电电阻、系统容抗和电网电压都对零序电压产生了影响。此外由于保护系统的动作时延受系统电压和电容的影响较大, 产生的误差也较大。由于在矿井中, 电缆的长度不断延伸, 会使得系统电容发生变化, 造成分馈和总馈之间的动作关系产生偏差。有时候当支路出现漏电现象, 但是支路的开关并没有做出动作, 相反位于总线上的保护开关做出动作, 造成误动现象的发生。在矿井电网中实行分级保护时, 只有在上一级保护器的极限不动作时间大于下一级的额定动作时间时, 才能进行分级的保护。由于上一级和下一级的保护之间存在一定的延时性, 因此上一级的保护动作需要在下一级执行完成之后才能进行。下级保护的额定动作时间要尽可能的短, 上级保护要给下级保护留出断闸的时间。在实际的矿井施工过程中, 经调查发现, 智能开关的跳闸时间为200毫秒左右, 因此在进行直流电源保护时需要加入一定的延时, 才能保证开关动作的选择性。因此为了保证人员的人身和经济安全, 避免爆炸和触电事故的发生, 要加强电网低压漏电的监测和控制。
3 矿井低压漏电保护系统设计原则
1) 选择性原则
矿井低压漏电保护系统选择性原则是指通过选择横向或纵向设计, 对电网发生漏电的线路或电气设备进行保护。其中纵向选择性是指对电网系统进行上下级的保护, 利用保护器和上下级启动器协同工作来实现保护。例如, 当下级启动器处理故障时, 上级保护器则需要取消对电网的保护, 否则将会造成保护冲突, 引发越级跳闸现象。而横向选择性是指对电网中同一个层面上的设备进行保护, 当系统中出现故障时, 保护系统采取相应的措施对发生漏电的线路或设备进行保护。
2) 安全性原则
矿井低压漏电保护系统中的安全性原则是指从施工人员的安全角度出发对漏电发生的位置和原因进行排查, 对漏电故障易发频发区域进行重点保护。安全性原则是设计漏电保护系统的首要原则, 在进行系统设计时, 设计人员需要综合考虑矿井内的实际情况以及相应的要求, 采取合理有效的措施保证工作人员在使用设备时的安全性, 降低漏电事故造成的损失。
3) 可靠性原则
矿井低压漏电保护系统中的可靠性原则是指对漏电事故频发区进行重点监控, 采取相应的保护措施减少故障发生的概率。通过在设计过程中加入可靠性的原则, 可以更加及时准确的对漏电事故进行掌控, 对漏电事故进行分析并提出相应的解决方案, 有效的保障电网正常稳定的运行。
4 提高低压漏电保护准确性的措施
动作时间是进行漏电保护的重要指标, 除磁力启动器作为末级保护的漏电闭锁保护要灵敏可靠外, 分支馈电的漏电保护动作时间应该小于50毫秒, 为了满足选择性漏电保护的要求, 总馈线的漏电动作时间应该保持在250毫秒以上。现如今, 只有智能型单片机的控制开关能够满足这个要求, 对系统的电容变化进行及时的修正。尤其是在使用零序电压法对漏电支路进行检测时, 由于对地电容随着电缆长度的增加而增加, 因此当同一电阻漏电时, 零序电压降低, 系统会出现保护拒动现象, 从而发生总馈线越级、跳电等现象。这个时候需修正系统电容, 减少对电压的影响。
现如今, 大多数的厂家所生产的开关受到分支馈线的影响较大, 通过试验, 当总馈线下面的分馈线数量大于十台时, 各馈线分路对于漏电时所进行的开关动作将会变得较为迟缓, 有时候会出现总馈线处的开关先于分馈线开关进行动作, 这种情况会造成大范围的停电。在单母线分段供电的情况下, 当其中一台进线开关出现故障而需要联络开关合闸时, 此时运行开关的附加直流电源会叠加在故障开关的三相电抗器和零序电抗器上, 使其所测的漏电电阻值增加, 从而有可能使设备拒动。针对此状况进行改变时, 需要在相邻的进线开关后面增加一个开关来进行分段控制。为了增加选择性漏电保护的可靠性, 当其中一台开关停止工作时, 其所在一侧的分段开关就会断开。这种漏电保护器虽然可以很好的对漏电事故进行保护, 但是同时还存在一些不足之处。因此, 为了进一步对线路的安全进行保护, 还需要加入接地等保护措施。接地保护是对漏电故障进行预防和处理的有力措施。因此, 在电气设备的外壳加入接地保护措施之后可以将电流有效的导入地中, 防止工作人员触电现象发生。由于人体的电阻相比于电气设备的电阻较大, 因此电流不会对人体造成损伤。
5 矿井低压漏电保护的新发展
1) 计算机式漏电保护
现如今, 随着科学技术的发展, 计算机技术在矿井生产中得到了广泛应用。在提高了矿井漏电保护系统性能的同时也对矿井电压电网漏电保护的研究起到了推动作用。在实际的生产中, 大多数的施工企业选择智能型真空馈电开关和单片机对保护过程进行集中控制。并在外围通过接口来实现与外部设备的搭配和对接, 以及对电网中的短路、过载等故障进行预防和保护。对于应用广泛的智能型真空馈电开关漏电保护系统, 主要是按照零序电流的方向对分支漏电进行判断, 同时对总漏电进行直流监测的保护。在实现矿井低压电网单项漏电横向保护和纵向保护的基础之上, 实现对电阻值进行保护的目标。由于可靠性原则对于有效的保护矿井低压电网漏电安全有着重要意义, 此外还有在矿井内存在的其他影响因素, 因此在使用微机技术进行漏电保护时, 上述影响因素会对单片机的运行产生影响。针对上述情况, 为了保证工作人员的人身安全, 通常情况下使用2级后备保护模式。有时零序电压和电流之间的相位会受到电网参数的影响, 针对此还需以脉冲序列来代替零序电压, 以方波信号代替零序电流, 可以使漏电保护动作可靠性得到提高。
2) 半导体式漏电保护
半导体漏电保护系统主要是由集成电路和半导体器件组合而成, 同时附加有直流监测保护功能, 从而构建两级漏电保护系统。相比于传统的漏电保护系统, 其两级保护系统具有更大的优势, 同时半导体漏电保护系统智能中的电阻值稳定度较高, 使得漏电保护的性能更为稳定。在进行半导体漏电保护时, 保护系统会对电网绝缘对称情况进行分析, 当检测到电网绝缘对称性降低时, 就会对馈电开关进行跳闸动作, 以对漏电现象进行保护。
6 结语
由于在矿井中漏电故障对正常矿井的正常生产有着巨大的危害, 对于漏电现象无法进行及时和有效的处理, 会对矿井的正常工作和生产造成影响, 同时也对矿井的工作人员的人身安全造成威胁。因此漏电保护装置在电网中的应用是非常有必要的, 因此对漏电保护装置的应用范围和力度进行加强, 对于保护矿井内电网安全有着重要意义。在对矿井低压漏电保护系统进行设计时, 需要综合考虑矿井内实际情况和设计要求, 通过与半导体技术、通信技术以及计算机技术之间的多学科融合, 保证矿井低压漏电保护系统的智能性、实时性和有效性, 进而有效的减少漏电事故的发生。此外, 对于工作人员的技能和安全意识要进行提高, 加大社会各界对于矿井电网安全的重视程度, 普及用电安全信息, 推动电网安全的发展。
参考文献
[1]朱声石.高压电网继电保护原理与技术[M].中国电力出版社.1955.
[2]宋建成, 谢恒坤.基于零序电流方向的选择性漏电保护系统的研究[J].电网技术.1998.
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