低壓漏電保護使用現(xiàn)狀研究

邵修軍

摘要：由于煤礦井下環(huán)境的特殊性，發(fā)生漏電與人身觸電的幾率遠比一般地面工業(yè)高，因此，必須采取有效措施，預(yù)防這類電氣事故的發(fā)生。該文介紹了煤礦井下低壓中性點不接地系統(tǒng)漏電保護裝置的現(xiàn)狀，針對目前常見裝置存在的問題，提出了漏電保護以后發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：煤礦低壓漏電保護發(fā)展方向

0引言

漏電保護是煤礦井下供電系統(tǒng)的重要保護之一，煤礦井下低壓系統(tǒng)為中性點不接地系統(tǒng)，中性點不接地系統(tǒng)中絕大多數(shù)故障是單相漏電故障，盡管它不破壞系統(tǒng)的對稱運行，若不及時處理極易發(fā)展為兩相短路，而且煤礦井下有瓦斯爆炸和人身安全等因素，其危害性更大。

煤礦安全規(guī)程規(guī)定：井下低壓漏電動作跳閘，但是由于低壓漏電時，零序電流小，有很大的分散性，動作時間要短，給實現(xiàn)漏電電阻的測量和有選擇行地漏電保護帶來一定的困難。早期由“漏電繼電器”和“漏電保護單元”組成的低壓漏電保護系統(tǒng)，由于檢測漏電電阻的原理存在重要缺陷，無法真正實現(xiàn)有選擇性漏電保護，近年來應(yīng)用于廣泛的智能型低壓開關(guān)中的選擇性漏電保護功能，只是應(yīng)用了單片機技術(shù)，其漏電保護原理沒有突破，使用效果也很差。

1井下低壓電網(wǎng)發(fā)生漏電的危害

煤礦井下低壓電網(wǎng)大部分在采區(qū)，環(huán)境條件惡劣，又是工作人員和生產(chǎn)機械比較集中的地方，電網(wǎng)若發(fā)生漏電，將導(dǎo)致以下危險：

1.1人身觸電當電氣設(shè)備因絕緣損壞而使外殼帶電，而工作人員又接觸此外殼時，就會導(dǎo)致人身觸電事故。此時如地電流的一部分將要從人體流過，其數(shù)值大到一定程度就會造成工作人員的傷亡。工作人員觸及刺破橡套電纜外護套而暴露在空氣中的芯線時一種更加嚴重的人身觸電，此時，入地電流絕大部分流經(jīng)人體，因而對工作人員的危險性更大。

1.2引起沼澤氣及煤塵爆炸我國大部分煤礦有沼氣喝煤塵爆炸的危險，當井下空氣中沼氣活煤塵達到爆炸濃度且有能量達到0.28mj的點火源時，就會發(fā)生沼氣活煤塵爆炸。井下的點火源絕大部分是電火花，而漏電所產(chǎn)生的電火花則占有相當?shù)谋壤?，當電網(wǎng)發(fā)生單相接地或設(shè)備發(fā)生單相碰殼時，在接地點就會產(chǎn)生電火花，若此電火花具有足夠的能量，就可能點燃沼氣和煤塵。

1.3使電雷管無準備引爆漏電電流在其通過的路徑上會產(chǎn)生電位差，漏電電流的數(shù)值越大，所產(chǎn)生的電位差就越大，如果電雷管兩端引線不慎與漏電回路上具有一定差的兩點相接，就可能發(fā)生電雷管無準備爆炸的事故。

1.4燒損電氣設(shè)備，引起火災(zāi)長期存在的漏電電流，尤其是兩相經(jīng)過度電阻接地的漏電電流，在通過設(shè)備絕緣損壞處時將散發(fā)出大量的熱，使絕緣進一步損壞，甚至使可燃性材料(如非阻燃性橡套電纜)著火燃燒。

1.5引起短路事故據(jù)統(tǒng)計，約有30％的單相接地故障發(fā)展為短路。從而造成更大的電氣故障。對礦井安全造成嚴重威脅。漏電故障發(fā)展為短路的原因是很簡單的，長期存在的漏電電流及電火花使漏電處的絕緣進一步損壞，最后危及相間絕緣而造成短路。

1.6嚴重影響生產(chǎn)按規(guī)程要求，一旦電網(wǎng)發(fā)生漏電，就必須停電處理，因而嚴重影響生產(chǎn)，降低煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。漏電故障的處理少則數(shù)小時，多則達幾個班次，有的工作面幾乎每班都發(fā)生漏電停電事故。另一方面，停電使局扇停轉(zhuǎn)，通風惡化，沼氣積聚，反過來又威脅了礦井的安全。

2中性點不接地系統(tǒng)單相漏電工況

2.1正常運行工況：①各相對地電壓為相電壓。②中心點對地電壓Un=0，電網(wǎng)無零序電壓。③每相對地電容電流為le=juwc,并超前相電壓90°，由于各相電容電流對稱，正常運行時電網(wǎng)無零序電流。

2.2單相漏電工況：①單相漏電時，漏電相對地電壓為零，非漏電相對地電壓升級為線電壓。②單相漏電時，系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓。⑨故障支路和非故障支路都出現(xiàn)零序電流。

3常見低壓漏電保護原理分析及缺點

常規(guī)的低壓漏電保護辦法為：總線開關(guān)上安裝“檢漏繼電器”，饋電開關(guān)內(nèi)安裝“漏電保護單元”，組成選擇性漏電保護系統(tǒng)，當總開關(guān)和支路開關(guān)之間發(fā)生漏電，或支路發(fā)生漏電，安裝在支路上的“漏電保護單元”拒動時，“檢漏繼電器”跳總開關(guān)，當支路發(fā)生漏電時，支路開關(guān)內(nèi)安裝的“漏電保護單元”有選擇跳開漏電支路開關(guān)，目前使用的智能開關(guān)中的漏電保護功能仍是采用了同樣的工作原理，與“檢漏繼電器”和“漏電保護單元”組成漏電保護沒有質(zhì)的變化。

3.1“檢漏繼電器”漏電電阻擠蛋測原理：“檢漏繼電器”內(nèi)部由三相電抗器組成人為中性點，在人為中性點和地間串接一直流電源和直流電流表、直流繼電器。為了不改變中性點接地方式，三相電抗器的感抗一般為幾十千歐，當系統(tǒng)有漏電時，漏電點電網(wǎng)變壓器二次回路，電抗器、直流電源、電流表、直流繼電器和地之間構(gòu)成回路。根據(jù)歐姆定律，直流電流的大小直接反應(yīng)了電網(wǎng)對地絕緣水平，一般用直流電流表直接反應(yīng)漏電電阻大小，當漏電電阻小到動作值時，直流繼電器動作其常開或常閉觸點講通過自動饋電開關(guān)的脫扣線圈或無壓釋放線圈自動饋電開關(guān)跳閘。

3.2“漏電保護單元”檢測漏電電阻原理：根據(jù)中性點不接地系統(tǒng)漏電工況所敘，正常情況下，系統(tǒng)零序電壓為零，系統(tǒng)發(fā)生漏電時，系統(tǒng)產(chǎn)生零序電壓，由此可以把零序電壓大小做為判斷漏電的依據(jù)，當零序電壓達到一定值時，即認為漏電。

3.3“檢漏繼電器”和“漏電保護單元”對漏電電阻的測量方法統(tǒng)一，檢漏繼電器采用“附加電流電壓法”反應(yīng)漏電電阻，其特點是直接，精度高；“漏電保護單元”是通過“零序電壓法”估算漏電電阻，其特點是速度快，精度差，受系統(tǒng)電壓和系統(tǒng)電容的影響很大，由于在統(tǒng)一系統(tǒng)中，總開關(guān)和支路開關(guān)漏電電阻檢測方法不同，而且一種檢測方法精確，另一種檢測方法誤差較大，造成了動作不統(tǒng)一的誤動，常會出現(xiàn)支路開關(guān)還沒有動作，總開關(guān)卻已經(jīng)跳閘誤動的現(xiàn)象。

4低壓漏電保護技術(shù)發(fā)展的方向

目前低壓漏電保護技術(shù)不能解決低壓漏電問題，因為頻繁誤動和拒動，給煤礦井下正常的安全生產(chǎn)帶來一定的隱患，以后低壓保護發(fā)展方向是運用計算機技術(shù)，算法現(xiàn)金、高速、合理采用集中控制模式，具有分散性漏電保護功能，動作準確、靈敏。

4.1采用集中控制模式：它把各支路開關(guān)的零序電流信號集中到一個裝置內(nèi)，改裝置同時控制各支路開關(guān)和總開關(guān)，這種模式有點在于對各支路漏電程度進行分析比較，誤判幾率大大降低，可實現(xiàn)分散性漏電保護。

4.2“零序電壓修正法”檢測漏電電阻，采用“零序電壓法”采集漏電電阻參數(shù)的同時對系統(tǒng)電容和系統(tǒng)電壓進行自動修正，從而達到不僅反應(yīng)速度快，而且大大提高了漏電電阻的測量精度。

4.3采用多種算法智能選擇和轉(zhuǎn)換決策漏電支路。

4.4采用“漏電電流大者優(yōu)先”原裝解決分散性漏電保護問題。

5結(jié)束語

綜合以上選擇漏電支路方法，解決了漏電電阻受系統(tǒng)電壓和系統(tǒng)電容的影響問題，解決了判別漏電支路單一判據(jù)可靠性差的問題，解決了分散性漏電保護問題，從而裝置的測量精確度和保護裝置的可靠性大大提高。