煤礦井下選擇性漏電保護設計

賈傳圣，李 源

（江蘇師范大學 電氣工程及其自動化學院，江蘇 徐州221116）

0 引 言

煤礦井下的供電大部分為電纜供電，電纜線路中經常發生漏電或單相接地故障，常會引起井下電氣火災、瓦斯煤塵爆炸、電雷管提前引爆以及人身觸電等重大事故。設置完善的選擇性漏電保護，采取切實可行的漏電保護措施，可以減小因漏電而造成的停電事故范圍、減少各用電負荷之間的相互影響，大大提高井下供電系統的安全性和可靠性。零序直流選擇性漏電保護原理是國內正在研究的有效的保護方式，它克服了傳統保護原理的不足。本文以3分支電網為例，對零序功率選擇性漏電保護原理進行了進一步的分析，由理論分析總結出新的選線判據，并介紹了以c8051F040單片機為核心的選線裝置的具體實施方案。

浙江省桐鄉市梧桐街道曾是青蝦養殖基地，2016年從浙江省淡水水產研究所引進澳洲淡水龍蝦種蝦，開展苗種繁育和試養。獲得的苗種除了自己養殖商品蝦外，還可出售，取得了較好的經濟效益和社會效益。現將養殖、繁育技術作如下總結。

1 漏電過程分析

煤礦井下低壓電網為中性點不接地運行方式，其結構從母線上看為放射式網絡結構，如圖1。系統中每一條電纜線路都存在分布對地參數ri和ci，電網正常運行時，由于參數的對稱性，不會產生中性點對地電壓。當線路發生單相漏電故障，參數對稱性遭到破壞，將在中性點產生零序電壓U0。設漏電電阻為R，則零序電壓的值為：

在零序電壓作用下，系統中會產生零序電流Io，每條供電線路的零序電流為

故障線路Pn＜0，非故障線路Pn＞0，因此可以根據有功功率的方向做為選線判據。

如圖1所示在一個多支路的輻射式電網中，如果某一個支路發生了漏電故障，各個分支線路中都將有零序電流通過，而漏電電流便等于這些分支線路中的零序電流之和。從電源的母線端往外看，通過故障支路的零序電流不僅大小而且方向都和非故障支路不同。故障支路的零序電流互感器中流過的是非故障支路零序電流之和，而其它非故障支路的零序電流互感器中只流過本支路的零序電流。根據它們的大小不同可以區分故障支路和非故障支路。這是利用零序電流幅值比較法進行選擇漏電故障支路判斷的理論依據。此外，故障支路的零序電流方向是流向母線的，而非故障支路則是由母線流向支路。它們的方向不同，這就是零序電流功率方向保護原理的理論依據。

作為現存最早的一部縣志，康熙《潼關衛志》有著舉足輕重的作用，以下將從編纂背景、志書體例、志書價值等方面對這部縣志予以全面的介紹。

礦用低壓饋電開關選擇性漏電保護系統的漏電保護原理主要是結合了附加直流電源檢測原理和零序功率方向性保護原理，不僅利用零序電壓和零序電流的幅值大小判斷供電系統內部是否發生漏電和哪條支路發生漏電，同時還利用各支路零序電壓和零序電流的相位關系來判斷漏電支路。這樣做既達到了很好的選擇性目的，又能利用三重判斷防止誤動作。系統首先判斷零序電壓是否超出動作整定值，如果發現超出，則要判斷每條支路的零序電流是否超出該支路動作整定值。若還超出，則再判斷零序電流和零序電壓的相位差是否在動作整定的相位差范圍之內，如果相位差在設定的范圍之內，則可判斷該支路必定發生漏電故障，進而做出漏電保護動作。在相位差的計算中增加對零序電流及電壓信號的過零點趨勢判斷方法，進一步降低了諧波及其它干擾引起的誤動作。

故障相零序電流為

2 系統選擇性漏電保護原理

有功功率公式為Pn＝U0Ioncos（ψn＋90°）

除了滑鎂巖、斑巖等片理化、粉化的巖石及斷層等破碎帶外，一般開裂、變形的巷道應該采納錨噴網支護；因采動影響而受拉的巷道，應該應用預應力約3 t的錨桿。鉛硐山、二里河的實踐表明，本中段留礦法、階段礦房法采場采準、切割前，應預應力錨噴網支護脈外巷道，脈外巷道離采場下盤的水平距離不應小于12 m，否則，采場采礦后普通錨噴網支護的巷道也會發生大面積垮塌[12]。

選擇性漏電保護裝置由單片機C8051F040為核心的控制系統組成，系統的硬件結構見圖2。零序電壓、零序電流和直流采樣電壓經采樣變送和濾波后送入單片機，經數據處理后判斷供電系統是否有漏電故障發生，當故障發生后發出指令，執行機構動作，切斷并報警。

分析組并發癥發生率為7.14%(2/28),明顯低于對照組的39.29%(11/28),兩者之間相差較大,而P<0.05,數據從統計結果思考,具有參考價值,見表2。

圖1 低壓電網漏電零序電流和零序電壓的分布

3 系統硬件和軟件設計

四川工商學院中興通信學院從2016級起，就采用“家校企生”四方機制聯系制度，即建立一種家長、學校、學生與企業的四方聯動機制，形成互動機制，將學生家長橋接起來，共同幫助學生從學生到準職業人、準職業人到職業人的過渡，幫助學生正確認識自己，督促自己成長，朝正確清晰的道路上發展。

則故障相與非故障相的零序電流和零序電壓相位發生改變。故障相以U0為基準，將I0移相90°，其在Uo上的投影為有功電流。In＝Ioncos（ψn＋90°）

系統的邏輯判斷由軟件完成，選擇性漏電保護軟件結構框圖如3所示。

圖3 選擇性漏電保護系統軟件結構圖

4 結 論

文中通過對井下低壓電網發生漏電故障后的參數特征及影響因素進行了綜合分析，指出了礦井低壓電網選擇性漏電保護設計過程中應注意的幾個問題，主要包括保護的不完整問題，電磁兼容問題和靈敏度問題。并以C8051F040單片機為核心對礦井低壓電網的選擇性漏電保護裝置進行了硬件和軟件設計。為保證裝置的可靠性，系統采取了以下措施：

（1）采用硬件調理電路對交流信號進行了整流，提高了軟件判斷漏電信息的速度，降低了漏電故障造成的損失。另外，選擇性漏電保護的相位信息也通過硬件電路進行實現，大大減小了程序的復雜程度，提高了軟件判斷漏電故障的準確性和實時性。

（2）采用了選擇性主保護和非選擇性后備保護相結合的方法，保證了對漏電保護的完整性和可靠性。

（3）在移相過程中對零序電流互感器的角誤差采取了補償措施。由于本方案采取了相應措施，克服了影響井下低壓電網選擇性漏電保護裝置可靠性的諸多因素，因此大大改善了該裝置的技術性能。

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