低压开关漏电保护问题

低压开关漏电保护问题（共5篇）

低压开关漏电保护问题 篇1

摘要：低压开关的漏电保护问题在企业生产中中占据着十分重要的位置, 同时也是企业生产问题中解决的难点, 本文中主要针对漏电电阻的保护问题、选择性漏电保护判断问题以及断路器主辅触点不同步问题三个方面进行了详细地分析研究, 并针对其中的问题提出了一些改进措施。

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) .

[2]胡东林.矿用低压开关漏电保护问题分析[J].煤矿机电, 2014 (2) .

低压开关漏电保护问题 篇2

煤矿井下低压电网遍布井下采、掘、装、运各个生产环节, 低压漏电故障约占低压电网各种电气故障总概率的70～80%, 是导致人身触电伤亡、引发瓦斯、煤尘爆炸, 或发展为短路事故、电火灾事故的主要原因, 所以漏电保护意识是井下“三大保护”之一。为了保证供电的可靠性和连续性, 要求采用有选择性的漏电保护系统。选择性漏电保护装置动作具有选择性, 对于辐射式电网的多条配出线, 只切除有漏电故障线路的电源, 从而缩小了停电范围。

然而, 由于低压选漏技术难度太大, 直到现在国内各种防爆开关中所使用的选漏保护器或综合保护中选漏单元的实用效果仍不理想, 选漏保护的误选、错选、落选情况严重, 经常形成无选择性跳总开关, 不仅造成大面积停电停产, 而且由于总检漏延时300 ms左右使总开关断电, 且现有选漏系统因采用零序功率方向原理而普遍删除零序电抗器补偿电容电流功能, 从而进一步加大了人身触电伤亡和引燃瓦斯爆炸的危险性。因此, 研制可靠型的选择性漏电保护装置是十分必要的。

由零序电流方向构成的选择性漏电保护, 其所需的零序电流和零序电压数值较小, 动作仅取决于它们的方向, 保护灵敏度高, 选择性好。因此, 笔者基于零序电流方向构成的选择性漏电保护原理, 采用PLC技术设计了一种矿用智能低压馈电开关选择性漏电保护系统, 为井下低压电网的漏电保护提供了一种新的解决方案。

1 系统选择性漏电保护原理

矿用低压馈电开关选择性漏电保护系统的漏电保护原理主要是结合了附加直流电源检测原理和零序电流方向性保护原理, 不仅利用零序电压和零序电流的幅值大小判断供电系统内部是否发生漏电和哪条支路发生漏电, 同时还利用各支路零序电压和零序电流的相位关系来判断漏电支路。这样做既达到了很好的选择性目的, 又能利用三重判断防止误动作。系统首先判断零序电压是否超出动作整定值, 若超出, 则要判断每条支路的零序电流是否超出该支路动作整定值, 若还超出, 则再判断零序电流和零序电压的相位差是否在动作整定的相位差范围之内, 如果相位差在设定的范围之内, 则可判断该支路必定发生漏电故障, 进而发生漏电保护动作。在相位差的计算中增加对零序电流及电压信号的过零点趋势判断方法, 进一步降低了谐波及其它干扰引起的误动作。

2 系统硬件设计

目前国内馈电开关综合保护系统一般是由分立元器件或单片机组成控制核心, 结构复杂, 安装调试困难;抗干扰能力差, 故障率高, 经常出现误动和拒动现象, 漏电动作时间常常满足不了30 ms的要求, 尤其在供电距离短、电压高或供电距离长、电压低的情况下, 在1 kΩ漏电时动作时间更长。另外, 由于元器件的限制, 开关缺少良好的人机界面, 给故障判断和排除带来不便。国外同类产品普遍采用PLC作为控制核心, 工艺水平较国内高。但是一旦出现故障, 则维修较困难, 影响生产。另外, 国外产品价格极高, 是国内同类产品的十倍以上。

针对上述情况, 笔者采用和利时PLC中的馈电开关专用控制器LM3108K和人机界面 (文本显示器及设置键盘) 构成低压馈电开关选择性漏电保护系统, 来完成矿井低压电网的二级选择性漏电、对称短路、不对称短路、断相、过载和过电压等保护功能。该系统由基于附加直流检测的总漏电保护和基于零序电流方向判断的分支漏电保护组成, 既可完成井下低压电网单相漏电时横向选择性和纵向选择性功能, 又能保证电网对称漏电时保护动作电阻值的稳定性, 使馈电开关既可靠又安全。

系统硬件组成框图如图1所示。LM3108K首先接收来自现场 (经过现场侧一级变换) 的三相交流信号、零序信号, 经IO板上的通道处理模块放大处理后进入DSP进行信号采集, 采集的信号经板间连接器进入CPU板, 之后送上位机显示;上位机的相关配置参数首先下发到CPU板, 再由CPU板下发到IO板;电源板输入为24 V DC信号, 经过防护处理之后转换为+5 V送入馈电模块使用, 馈电模块中用到的其它内部电压也都由+5 V转换后得到。IO板和CPU板分别以TI 公司生产的DSP芯片TMS320LF2407A和Infineon公司生产的C164单片机为核心, 二者之间数据通信由SPI口完成。

信号采集原理如图2所示, TA0为零序电流互感器、TA1-3为400 A/1 V 的电流互感器、T2为馈电三相电抗器、T3为1 140 V、660 V/10 V的零序变压器。

系统采集的三相电流、零序电流、三相线电压、零序电压、系统电压、绝缘电阻等信号不需要转换成直流标准信号, 而是直接进入PLC中的模数转换芯片, 最后PLC根据采集到的信号来控制断路器的合分闸;漏电和短路保护动作采用硬件中断方式, 大大缩短了信号采集和故障发生时执行保护动作的时间, 保证分开关保护的动作时间小于30 ms, 总开关保护动作时间小于200 ms;增加了PLC根据电网分布电容的大小和电网电压的高低来自动整定选择性漏电保护特性和动作参数的功能, 提高了保护系统的智能性。此外, 该系统还建立了良好的人机界面, 文本显示器在开关合闸前循环显示电网的绝缘状态、动作整定值和开关的工作状态。开关合闸后, 正常工作时循环显示电网的工作参数和对地的绝缘水平, 故障跳闸后循环显示故障参数和故障状态, 从而大大提高了判断故障和排除故障的效率。

3 系统软件设计

系统软件设计主要包括PLC控制程序设计和文本显示器监控界面设计2个部分。其中PLC控制程序在和利时专用的PowerPro V4编程软件环境下完成, 主要包括硬件配置及参数设置、通信定义和用户程序的编写等。PLC控制程序主要由主程序、信号采集程序、信号滤波程序、信号比较程序、保护输出程序等子程序构成, 其中漏电判断程序流程如图3所示。

文本显示器监控界面利用通用工控组态软件eview开发, 主要设计了参数输入界面、开关参数显示界面、报警显示界面等, 可实现控制系统的工况显示、参数设定、保护方式选择、报警显示等功能。

4 系统在井下供电设备中的应用

该智能低压馈电开关选择性漏电保护系统已成功应用于煤矿现场, 其开关配置如图4所示, 包括1台总馈电开关、6台分支馈电开关, 电网额定电压为1 140 V。

总开关漏电保护闭锁值为42.8 kΩ, 动作值为43 kΩ, 经实际测试, 保护时间在200 ms左右。分开关漏电保护闭锁值为42.7 kΩ, 动作值为44 kΩ, 经实际测试, 保护时间在30 ms左右。

5 结语

本文提出的基于PLC的矿用智能低压馈电开关选择性漏电保护系统不仅有稳定的动作值, 而且还能实现电网横向选择性漏电保护和纵向漏电保护。在采用了一系列抗干扰措施后, 系统工作的可靠性更为提高。该系统以PLC为中央处理单元, 不仅增强了保护的灵活性和快速性, 而且建立了良好的人机互动界面, 提高了判断故障和排除故障的效率。现场运行结果表明, 该系统能够可靠、快速地实现选择性漏电保护, 提高了煤矿井下供电的安全性、可靠性和连续性, 具有广阔的推广应用前景。

摘要：文章阐述了基于零序电流方向的选择性漏电保护原理, 介绍了一种基于PLC的矿用智能低压馈电开关选择性漏电保护系统的软、硬件设计方案。实际应用表明, 该系统能够可靠、快速地实现选择性漏电保护, 且具有较强的抗干扰能力。

关键词：煤矿,低压电网,馈电开关,选择性漏电保护,零序电流,PLC

参考文献

[1]国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[M].北京:煤炭工业出版社, 2004.

[2]邹有明, 张根现, 刘士栋, 等.工矿企业漏电保护技术[M].北京:煤炭工业出版社, 2004.

[3]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 (9) :53-56.

[4]郑国莘.矿用智能化通用性选择性漏电保护馈电开关[J].煤炭科学技术, 2000 (11) :11-13.

正确使用漏电保护开关 篇3

一、漏电保护开关的工作原理

漏电保护开关简称RCD, 它由零序电流互感器、漏电脱扣器、开关装置三部份组成。零序电流互感器用于检测漏电电流;漏电脱扣器将检测到的漏电电流与一个预定基准值比较, 从而判断漏电保护开关是否动作;开关装置通过漏电脱扣器的动作来控制被保护电路的闭合与分断。

二、漏电保护开关的作用

通过分析漏电保护开关的工作原理, 漏电保护开关有以下的基本作用:

1.用于防止由漏电引起的单相电击事故。

2.用于由漏电引起的火灾和设备烧毁事故。

3.用于检测和切断各种一相接地事故。

4.漏保护开关还可用于过压、欠压、过载、缺相保护。

三、漏电保护开关的选用

1.确定极数和线数:220V电压使用单极二线或二极二线, 380V电压使用三极三线, 380/220V电压使用三极四线或四极四线。

P:用电设备的额定功率;U:用电设备的额定电压;Φ:用电设备的功率因数。

3.选择动作参数:通常情况下, 用于触电保护的漏电保护开关要满足动作电流不大于30mA, 同时分断时间小于0.1S这两个条件, 可确保基本用电安全;其他场合根据实际情况来确定动作电流和分断时间;在有多级保护场景中, 上级开关是下级开关动作电流的2倍;各级保护之间的分断时间差为0.2S。

4.选择相应的环境温度、相对湿度、机械振动等条件。

四、漏电保护开关的故障

漏电保护开关运行发生动作后, 应首先查清漏电保护开关本身是否有故障, 可将漏电保护开关负载全部切断, 如漏电保护开关能合闸即为正常;其次检查线路及用电设备。漏电保护开关通常有两种故障, 即拒动作和误动作。

(一) 误动作

1.接线错误:TN系统中的零线未与相线一起穿过RCD, 造成三相不平衡时, RCD会发生误动作;RCD负载侧的零线与其他支路的零线连接或接地, 或负荷跨接在RCD电源侧和负载侧, 这些都可能造成保护开关误动作。

2.绝缘劣化:RCD负载侧的对地绝缘破坏或对地绝缘不对称, 都可能产生不平衡的泄漏电流, 从而导致RCD误动作。

3.不同步合闸:因RCD的机械性能问题, 每一相合闸的时间不可能完全一致, 因此首先合闸的那一相可能会产生较大的泄漏电流, 导致RCD误动作。

4.环境变化:安装场所的环境温度、相对湿度、机械振动等条件不符合RCD设计条件时也导致RCD误动作。

5.RCD质量原因:RCD零件性能缺陷或装配质量不高会降低RCD的可靠性和稳定性, 从而导致RCD误动作。

6.电磁条件复杂:安装场所应做好电磁屏蔽条件, 如RCD附近装有较大电流设备, 或有磁性元件或较大的导磁体, 可能在零序电流互感器铁心中产生电磁感应现象而导致RCD误动作。

(二) 拒动作

1.接线错误:设备漏电的情况下, 如果电气设备外壳上的保护零线 (PE、PEN线) 接入漏电保护开关, RCD不会动作。

2.动作电流选择不当:漏电保护开关动作电流选择过大或整定电流过大, 当线路中的漏电电流小于动作电流时, 漏电保护开关不会动作。

3.产品质量低劣:互感器二次回路断路、脱扣元件沾粘等质量缺陷可造成保护开关在有漏电的情况下不会动作。

五、使用注意事项

1.漏电保护开关的电源侧和负荷侧不能接反。

2.漏电保护开关是电气安全防护系统中的辅助保护措施, 在安装漏电保护开关时, 不能拆除、改变、放弃原来的保护措施。

3.在安装漏电保护开关时, 要严格区分零线、火线、保护地线、保护零线。除了三极三线制不涉及中性线, 在其他种类的漏电保护开关都应接入中性线。漏电保护开关负载侧的中性线不能作为保护零线使用。

4.工作零线不得在漏电保护开关负载侧重复接地, 也不能重复接零, 否则会导致漏电保护开关经常误动作。

5.多个漏电保护开关支路负载侧的零线不能共用, 其他回路也不能接在已安装漏电保护开关负载侧线路的工作零线上。

6.对安装完成后的漏电保护开关应试验按钮三次, 确认能正常动作后方可投入运行。使用中的漏电保护开关应每月检查一次, 并做好详细记录。

7.出现故障时应立即断开电源找出跳闸原因, 故障解决后方可投入使用。

摘要：漏电保护开关用于防止人身触电和漏电导致的事故, 它的使用极为广泛。在实际应用中, 由于漏电开关使用不当给生产和生活带来了很多的不便, 本文笔者重点介绍了漏电保护开关的选用、常见故障及使用中的注意事项。

关键词：漏电保护,零线,注意事项

参考文献

[1]宋健雄.低压电气设备运行与维修[M].北京:高等教育出版社, 2007.

[2]薛毓强.电工技术[M]机械工业出版社, 2009.

[3]王仁祥.常用低压电器原理及其控制技术[M]机械工业出版社, 2009.

[4]陈家斌.低压电器[M]中国电力出版社, 2003.

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。

矿井低压漏电保护系统的研究 篇5

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.