煤礦井下低壓檢漏保護(hù)裝置研究

摘 要：煤礦井下工作環(huán)境相對(duì)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(diǎn)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(duì)煤礦井下低壓檢漏保護(hù)裝置進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：煤礦井下；原理；漏電保護(hù)；低壓保護(hù)裝置

作為煤炭企業(yè)的一員，深知在煤礦井下進(jìn)行工作的危險(xiǎn)性，在煤礦井下，如果發(fā)生漏電現(xiàn)象，不僅會(huì)損壞電氣設(shè)備，還會(huì)帶來人身觸電的危險(xiǎn)，甚至?xí)l(fā)生瓦斯爆炸現(xiàn)象。因此，做好漏電保護(hù)工作至關(guān)重要。文章分析低壓漏電保護(hù)裝置的原理，提升低壓漏電保護(hù)裝置靈敏度的策略，最后研究新型漏電保護(hù)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(hù)裝置

1.1 對(duì)漏電保護(hù)的基本要求

基于煤礦井下的特殊環(huán)境，對(duì)煤礦井下的漏電保護(hù)提出了較高的要求：為避免人身觸電，對(duì)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(dá)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(hù)裝置的類型

漏電保護(hù)裝置的類型一般分為如下幾個(gè)方面，它們分別是：附加、無附加電源直流檢測(cè)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(hù)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(shè)備運(yùn)行時(shí)，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(huì)發(fā)生漏電；電氣設(shè)備與電纜連接時(shí)，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(shè)備長期超負(fù)荷運(yùn)行，導(dǎo)致絕緣損壞而漏電；施工時(shí)，不小心造成人身觸及一相火線，進(jìn)而發(fā)生漏電；電纜、電氣設(shè)備連接時(shí)，不慎接錯(cuò)線，造成漏電；運(yùn)行中，電纜產(chǎn)生裂口且受潮也會(huì)造成漏電；維修時(shí)，施工人員不小心觸及一相帶電導(dǎo)體，造成漏電。

3 低壓漏電保護(hù)裝置的原理

3.1 附加電源直流檢測(cè)式

直流檢測(cè)電源、信號(hào)取樣回路、直流檢測(cè)、控制執(zhí)行回路等共同組成了漏電閉鎖保護(hù)單元，它是利用附加在地和電網(wǎng)間的直流電源，對(duì)漏電故障進(jìn)行檢測(cè)，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(shí)，當(dāng)直流電壓一定時(shí)，電抗器值會(huì)隨著絕緣電阻值的變化而變化，當(dāng)絕緣電阻值下降到規(guī)定值時(shí)，自動(dòng)跳閘，實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù)的目的。

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

3.2 無附加電源直流檢測(cè)式

在無附加電源直流檢測(cè)式中，漏電保護(hù)裝置由三個(gè)整流管構(gòu)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(duì)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(duì)地的絕緣狀況的最好體現(xiàn)，只要對(duì)直流電流進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，就能實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù)的目的。

這種保護(hù)方式具有無選擇性，電源電壓波動(dòng)會(huì)對(duì)漏電保護(hù)值造成一定影響，但它的漏電保護(hù)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，具有較高直流電壓，并且可以真實(shí)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(hù)，如果電網(wǎng)發(fā)生非對(duì)稱性漏電，可從電網(wǎng)中取出相關(guān)支路的零序電流信號(hào)及零序電壓，對(duì)故障支路進(jìn)行分析判斷，得出結(jié)果后，啟動(dòng)執(zhí)行電路，將故障支路的電源切斷，這種保護(hù)方式可進(jìn)行有選擇性的漏電保護(hù)。此種保護(hù)方式具有橫向選擇性，但只能保護(hù)非對(duì)稱性漏電，對(duì)于對(duì)稱性漏電起不到保護(hù)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(shí)，零序電壓就會(huì)出現(xiàn)。電網(wǎng)對(duì)地的絕緣程度，可以通過零序電壓的大小來體現(xiàn)，當(dāng)零序電壓達(dá)到規(guī)定程度時(shí)，便執(zhí)行回路動(dòng)作，饋電開關(guān)自動(dòng)跳閘，實(shí)現(xiàn)了漏電保護(hù)功能。

這種保護(hù)方式可以對(duì)電網(wǎng)漏電時(shí)的零序電壓進(jìn)行檢測(cè)，是一種不錯(cuò)的漏電保護(hù)裝置，但這種保護(hù)方式無選擇性、動(dòng)作電阻值不固定、對(duì)于對(duì)稱性漏電故障沒有保護(hù)作用。

3.5 零序電流式

當(dāng)線路中發(fā)生漏電故障時(shí)，大地與三相線路中的某一相形成一個(gè)回路，漏電電流在回路中流過，這時(shí)，零序電流互感器中感應(yīng)電壓，經(jīng)過整流，形成直流電，直流電流驅(qū)動(dòng)漏電保護(hù)繼電器，切斷電源，從而實(shí)現(xiàn)了漏電保護(hù)。

零序電流式漏電保護(hù)裝置，具有橫向選擇性漏電保護(hù)，在中性點(diǎn)接地或不接地系統(tǒng)中都可以運(yùn)用，對(duì)于對(duì)稱性漏電不具有保護(hù)作用，其動(dòng)作電阻值不固定及不能補(bǔ)償電容電流。

3.6 旁路接地式

在旁路接地式漏電保護(hù)中，當(dāng)人身觸及電網(wǎng)一相時(shí)，檢測(cè)器就會(huì)對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)，確認(rèn)故障后，及時(shí)輸出動(dòng)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(shè)的接地極電阻分流，有效的降低了漏電點(diǎn)電流。

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

4 提升低壓保護(hù)裝置靈敏度的策略

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

動(dòng)作時(shí)間是衡量漏電保護(hù)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，因此，要對(duì)漏電保護(hù)裝置中的動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行合理設(shè)置。分饋電裝置保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的設(shè)置不得大于50ms，總饋電裝置設(shè)置為250ms。智能型饋電裝置能夠滿足靈敏動(dòng)作要求，只需對(duì)系統(tǒng)電容做出部分修改。

5 煤礦井下檢漏保護(hù)方案

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

該系統(tǒng)中，三相接地電容組安裝在總開關(guān)的負(fù)荷側(cè)，它的星形點(diǎn)與接地網(wǎng)連接，為了提高安全性，在總開關(guān)處，設(shè)置旁路接地式漏電繼電器一臺(tái)。為了彌補(bǔ)漏電保護(hù)死區(qū)，在總開關(guān)內(nèi)裝設(shè)直流檢測(cè)式漏電保護(hù)插件一塊。對(duì)于零序功率方向式漏電保護(hù)插件則需要很多塊，在磁力啟動(dòng)器及饋電開關(guān)里各裝一塊，實(shí)現(xiàn)橫向漏電保護(hù)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(shí)0.5s，自動(dòng)跳閘，進(jìn)而使故障支路的電源得以切除。

6 結(jié)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(qiáng)漏電保護(hù)裝置的研究和應(yīng)用。本文通過對(duì)漏電保護(hù)裝置的原理的分析，并提出了一種綜合保護(hù)方案，提高漏電保護(hù)技術(shù)水平，促進(jìn)了煤礦用電安全。

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