煤矿井下低压检漏保护装置研究

煤矿井下低压检漏保护装置研究

作者：路广

来源：《科技创新与应用》2014年第17期

摘 要：煤矿井下工作环境相对较差，工作空间狭小，且湿度较大，煤矿本身的特殊性，决定了发生漏电和人身触电的几率较大，虽然也采取了一些防漏电措施，像中性点不接地三相电网、使用屏蔽电缆等，但还是无法从根本上解决煤矿井下发生漏电的问题，基于此，文章对煤矿井下低压检漏保护装置进行研究。

关键词：煤矿井下；原理；漏电保护；低压保护装置

作为煤炭企业的一员，深知在煤矿井下进行工作的危险性，在煤矿井下，如果发生漏电现象，不仅会损坏电气设备，还会带来人身触电的危险，甚至会发生瓦斯爆炸现象。因此，做好漏电保护工作至关重要。文章分析低压漏电保护装置的原理，提升低压漏电保护装置灵敏度的策略，最后研究新型漏电保护装置，从而减少或避免漏电现象的发生。 1 煤矿井下低压漏电保护装置 1.1 对漏电保护的基本要求

基于煤矿井下的特殊环境，对煤矿井下的漏电保护提出了较高的要求：为避免人身触电，对于通过人体的电流做出了规定，为了避免瓦斯爆炸，一旦电流达到极限电流安全值，检漏继电器必须立即跳闸。 1.2 漏电保护装置的类型

漏电保护装置的类型一般分为如下几个方面，它们分别是：附加、无附加电源直流检测式、零序功率方向式、零序电压式、零序电流式及旁路接地式漏电保护装置。 2 漏电故障

在矿井下，一般发生的漏电故障的情况有：电气设备运行时，其绝缘部分受潮，造成一相接地漏电；由于各种因素造成绝缘损坏，也会发生漏电；电气设备与电缆连接时，火线接头没有压接好，接头脱落，使外壳与一根火线搭接，接头过热而产生漏电；电气设备长期超负荷运行，导致绝缘损坏而漏电；施工时，不小心造成人身触及一相火线，进而发生漏电；电缆、电气设备连接时，不慎接错线，造成漏电；运行中，电缆产生裂口且受潮也会造成漏电；维修时，施工人员不小心触及一相带电导体，造成漏电。 3 低压漏电保护装置的原理

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3.1 附加电源直流检测式

直流检测电源、信号取样回路、直流检测、控制执行回路等共同组成了漏电闭锁保护单元，它是利用附加在地和电网间的直流电源，对漏电故障进行检测，零序电抗器及三相电抗器等为定值，绝缘电阻值则为可变值，此时，当直流电压一定时，电抗器值会随着绝缘电阻值的变化而变化，当绝缘电阻值下降到规定值时，自动跳闸，实现漏电保护的目的。

此种方式的保护原理可以很好的检测单相和三相漏电故障，是实现电网漏电保护的理想方案。虽然具有保护比较全面及动作无死区的优势，但也具有选择性差的缺点。 3.2 无附加电源直流检测式

在无附加电源直流检测式中，漏电保护装置由三个整流管构成，将整流管连接到电网三相上，另一端经电阻接地，直流电流经过整流管，流经大地、电网对地绝缘电阻后，方可返回电源，由此可以看出，电流的大小是电网对地的绝缘状况的最好体现，只要对直流电流进行相关检测，就能实现漏电保护的目的。

这种保护方式具有无选择性，电源电压波动会对漏电保护值造成一定影响，但它的漏电保护结构比较简单，具有较高直流电压，并且可以真实反映电网的绝缘水平。 3.3 零序功率方向式

此种方式的漏电保护，如果电网发生非对称性漏电，可从电网中取出相关支路的零序电流信号及零序电压，对故障支路进行分析判断，得出结果后，启动执行电路，将故障支路的电源切断，这种保护方式可进行有选择性的漏电保护。此种保护方式具有横向选择性，但只能保护非对称性漏电，对于对称性漏电起不到保护作用。 3.4 零序电压式

在大电流接地系统中发生接地故障时，零序电压就会出现。电网对地的绝缘程度，可以通过零序电压的大小来体现，当零序电压达到规定程度时，便执行回路动作，馈电开关自动跳闸，实现了漏电保护功能。

这种保护方式可以对电网漏电时的零序电压进行检测，是一种不错的漏电保护装置，但这种保护方式无选择性、动作电阻值不固定、对于对称性漏电故障没有保护作用。 3.5 零序电流式

当线路中发生漏电故障时，大地与三相线路中的某一相形成一个回路，漏电电流在回路中流过，这时，零序电流互感器中感应电压，经过整流，形成直流电，直流电流驱动漏电保护继电器，切断电源，从而实现了漏电保护。

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零序电流式漏电保护装置，具有横向选择性漏电保护，在中性点接地或不接地系统中都可以运用，对于对称性漏电不具有保护作用，其动作电阻值不固定及不能补偿电容电流。 3.6 旁路接地式

在旁路接地式漏电保护中，当人身触及电网一相时，检测器就会对故障进行检测，确认故障后，及时输出动作指令，执行电路发挥作用，使故障相旁路接地，采用专设的接地极电阻分流，有效的降低了漏电点电流。

旁路接地式漏电保护装置具有较高的安全性，断电后，对电网分布电容储能进行有效的削弱，减少或避免对触电人员造成严重危害，但是这种保护装置只限人身触电或单相漏电的保护，保护范围不太宽泛。

4 提升低压保护装置灵敏度的策略

煤矿井下采用的漏电保护装置，其零序电压与漏电电阻、电网电压等都具有一定关系，故障发生时，受到电容和系统电压的影响，使动作时间存在误差，且误差较大，即使将分馈、总馈电装置之间的动作关系进行调整，也无法避免系统电容的变化，因此，当漏电发生时，通常会出现分路开关不动作的现象。

动作时间是衡量漏电保护的一项重要内容，因此，要对漏电保护装置中的动作时间进行合理设置。分馈电装置保护动作时间的设置不得大于50ms，总馈电装置设置为250ms。智能型馈电装置能够满足灵敏动作要求，只需对系统电容做出部分修改。 5 煤矿井下检漏保护方案

通过对上述各类检漏保护装置的简单介绍，可以看出，每种漏电保护装置都存在一定的优势，但也避免不了缺点的影响，要想充分发挥矿井下漏电保护装置的重要作用，就必须寻找一种新型的、完善的漏电保护系统。通过对以上几种类型的保护装置进行研究，取其精华部分，进行有效结合，制定了矿井漏电综合保护方案，采用零序功率方向式、旁路接地式及直流检测式漏电保护装置为一体的综合方案，这种方案的运用，可以达到比较理想的漏电保护。 该系统中，三相接地电容组安装在总开关的负荷侧，它的星形点与接地网连接，为了提高安全性，在总开关处，设置旁路接地式漏电继电器一台。为了弥补漏电保护死区，在总开关内装设直流检测式漏电保护插件一块。对于零序功率方向式漏电保护插件则需要很多块，在磁力启动器及馈电开关里各装一块，实现横向漏电保护功能；在1QA处，将漏电相旁路接地，迫使漏电处的电流不大于10mA。延时0.5s，自动跳闸，进而使故障支路的电源得以切除。 6 结束语

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众所周知，煤矿井下工作环境恶劣，加上各种因素的影响，极易发生漏电，因此，为了施工的安全，就要加强漏电保护装置的研究和应用。本文通过对漏电保护装置的原理的分析，并提出了一种综合保护方案，提高漏电保护技术水平，促进了煤矿用电安全。 参考文献

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