遠(yuǎn)距離照明綜合裝置短路保護(hù)方法的分析

蘆波 于榮波

20世紀(jì)90年代，煤礦井下使用的127V照明信號(hào)綜合裝置（以下簡(jiǎn)稱照明綜保）普遍采用過電流保護(hù)方式，其局限性在于供電電纜截面越小，照明綜保變壓器供電容量越大，保護(hù)距離就越短。根據(jù)計(jì)算，變壓器容量為4kVA、電纜截面積為2.5mm2時(shí)，短路保護(hù)有效距離只有350m，當(dāng)供電距離大于1000m時(shí)，負(fù)載將在無保護(hù)狀態(tài)下運(yùn)行。隨著高產(chǎn)高效礦井的建設(shè)，大中型礦井運(yùn)輸巷都在千米以上。因此，具有多種保護(hù)功能且保護(hù)距離達(dá)到千米以上的綜合保護(hù)裝置，是煤礦安全生產(chǎn)需要的。

90年代末期至今科研人員相繼研制開發(fā)了多種用于遠(yuǎn)距離短路保護(hù)的產(chǎn)品，但通過試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)使用，都存在著不同程度的缺點(diǎn)。現(xiàn)將遠(yuǎn)距離照明短路保護(hù)不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)加以分析，以便以后能開發(fā)出保護(hù)功能更加穩(wěn)定的照明綜保。

1 絕緣電阻監(jiān)視法

絕緣電阻監(jiān)視法是國(guó)內(nèi)較早應(yīng)用的遠(yuǎn)距離照明短路保護(hù)方法，其原理是在負(fù)載末端將一大于13千歐姆（網(wǎng)路絕緣電阻允許值）的檢測(cè)電阻與保護(hù)繼電器常閉接點(diǎn)串聯(lián)后構(gòu)成的終端電阻經(jīng)三相整流二極管串聯(lián)接入三相電網(wǎng)與地之間，接通漏電檢測(cè)回路。當(dāng)三相網(wǎng)路中出現(xiàn)短路故障時(shí)，保護(hù)繼電器動(dòng)作將檢測(cè)回路斷開，此時(shí)終端電阻由數(shù)十千歐姆變?yōu)闊o窮大；與此同時(shí)，首端檢測(cè)電流由幾毫安降至0，遠(yuǎn)距離短路保護(hù)動(dòng)作，裝置停止向負(fù)載供電。

此電路的優(yōu)點(diǎn)是利用窗口比較器可明顯識(shí)別短路和漏電故障，使兩種故障區(qū)別顯示；缺點(diǎn)是當(dāng)網(wǎng)路自身對(duì)地絕緣電阻較低、且發(fā)生短路故障時(shí)，由于該電阻與終端電阻是并聯(lián)關(guān)系，即便終端電阻為無窮大，但首端檢測(cè)電流可通過網(wǎng)路自身對(duì)地絕緣電阻構(gòu)成回路，使保護(hù)失靈。這就使保護(hù)的靈敏度大打折扣。

2 終端電阻降低法

為了克服終端電阻提高法存在的缺陷，人們又提出了終端電阻降低法。其檢測(cè)方法與前者正好相反，即在負(fù)載末端將一小于2千歐姆（網(wǎng)路漏電保護(hù)動(dòng)作電阻值）的檢測(cè)電阻與保護(hù)繼電器常開接點(diǎn)串聯(lián)后構(gòu)成的終端電阻經(jīng)三相整流二極管串聯(lián)接入三相電網(wǎng)與地之間，正常情況下，該漏電檢測(cè)斷開。當(dāng)三相網(wǎng)路中出現(xiàn)短路故障時(shí)，保護(hù)繼電器動(dòng)作將檢測(cè)回路接通，此時(shí)終端電阻由無窮大變?yōu)樾∮?千歐姆；與此同時(shí)，首端漏電保護(hù)電路動(dòng)作，遠(yuǎn)距離短路保護(hù)顯示為漏電故障，裝置停止向負(fù)載供電。

此電路的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)網(wǎng)路自身對(duì)地絕緣電阻較低、且發(fā)生短路故障時(shí)，由于該電阻與終端電阻是并聯(lián)關(guān)系，會(huì)增大檢測(cè)電流，促使首端保護(hù)電路動(dòng)作；缺點(diǎn)是由于該保護(hù)采用人為制造漏電故障的方法，使網(wǎng)路的短路故障轉(zhuǎn)換為漏電故障，兩種故障不能區(qū)別顯示，給故障的排查和處理帶來誤導(dǎo)。

3 電流變化率法

由于絕緣電阻監(jiān)視法和終端電阻降低法存在著各自的缺陷，且都需要增加終端檢測(cè)裝置，才能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離保護(hù)信號(hào)的采樣，為了解決上述問題，研究人員又提出了電流變化率法。

基于電流變化率的短路檢測(cè)保護(hù)技術(shù)，是利用線路或用電設(shè)備發(fā)生短路時(shí)，線路電流發(fā)生突變的原理，采用單片機(jī)檢測(cè)這一變化率，當(dāng)電流變化的幅值和寬度超過規(guī)定值時(shí)，單片機(jī)發(fā)出指令，切斷供電電源。此技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是省去了終端取樣裝置；缺點(diǎn)是只能分辨指定的干擾信號(hào)，動(dòng)作可靠性較差。

4 非過流檢測(cè)型短路保護(hù)方式

采用負(fù)載末端失壓檢測(cè)方式判斷短路故障，利用現(xiàn)有漏電保護(hù)檢測(cè)回路和主電路動(dòng)力線纜作為短路信號(hào)的傳輸途徑是目前實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離短路保護(hù)的唯一方法，根據(jù)這一方法思路可對(duì)遠(yuǎn)距離保護(hù)終端取樣電路做更加深入的研究，解決其技術(shù)不完善的部分。

[責(zé)任編輯：湯靜]