【正文】 的可能性。電纜與其他井下電氣設(shè)備相比更易受損。漏電保護(hù)是保證煤礦井下安全供電的三大保護(hù)(保護(hù)接地漏電保護(hù)和過流保護(hù))之一，是防止人身觸電的重要措施。集中性漏電又分為長期集中性漏電、間歇集中性漏電和瞬間集中性漏電3種類型。顯然，在這種供電系統(tǒng)中，人身觸及一相帶電導(dǎo)體的情況，屬于單相經(jīng)過渡阻抗接地，對人來說是發(fā)生了觸電，對整個(gè)供電系統(tǒng)來說就是發(fā)生了漏電。 在中性點(diǎn)絕緣(不接地)的低壓系統(tǒng)中，若發(fā)生一相帶電導(dǎo)線直接或經(jīng)一定的過渡阻抗接地，則流人地中的電流只能通過電網(wǎng)三相對地電容和對地絕緣電阻而與變壓器中性點(diǎn)構(gòu)成回路。同樣，漏電電流與短路電流之間也沒有嚴(yán)格的界限，而過流保護(hù)裝置的動(dòng)作值往往就是這種界限的標(biāo)志。具體地，當(dāng)人地電流由于某種原因增大至數(shù)十毫安、數(shù)安培甚至數(shù)十安培時(shí)，線路或電氣設(shè)備就可能已發(fā)生了漏電故障。 漏電的定義：在電力系統(tǒng)中，當(dāng)帶電導(dǎo)體對大地的絕緣阻抗降低到一定程度，使經(jīng)該阻抗流入大地的電流增大到一定程度，我們就說該帶電導(dǎo)體發(fā)生了漏電故障，或者說該供電系統(tǒng)發(fā)生了漏電故障。配以帶熔絲的閘刀開關(guān)作隔離開關(guān)后，又有了短路保護(hù)。關(guān)鍵詞： 漏電 、零序電流 、零序電流方向保護(hù)原理、供電可靠性目錄第一章 緒論 1 1 2 2 3 4 5 5 7第二章 漏電保護(hù)原理 9 9 9 11 11 12 12 14 15 16 16 17 17 172 17 18 18 18第三章 漏電保護(hù)的硬件設(shè)計(jì) 21 21 22 2處理單元電路 24 25 26 27 28—LM393 30第四章 調(diào)試 32第五章 總結(jié) 33致謝 34參考文獻(xiàn) 35附錄1 漏電信號采集、處理電路 36附錄2 信號的采集和直流穩(wěn)壓電源 37附錄3 英文譯文 38譯文 38原文 410第一章 緒論磁力起動(dòng)器（又稱電磁起動(dòng)器），是由交流接觸器和熱繼電器組裝在鐵殼內(nèi)，與控制按鈕配套使用的起動(dòng)器。以零序電流和電壓相位的關(guān)系作為漏電選線的直接依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對電網(wǎng)漏電的選擇性保護(hù)。該方法不需要快速傅立葉分析、計(jì)算有功功率等復(fù)雜的設(shè)計(jì)運(yùn)算，簡化了設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)具有簡單，判斷迅速，靈敏的特點(diǎn)。用以對籠型電動(dòng)機(jī)作直接起動(dòng)或正反轉(zhuǎn)控制。如果配的熱繼電器帶有斷相保護(hù)裝置，則電磁起動(dòng)器還起斷相保護(hù)作用。流入大地的電流，叫做漏電電流。當(dāng)入地電流增大至數(shù)百安培及以上時(shí)，它又超出了漏電故障的范圍，進(jìn)人過流(短路)故障的范圍。 在中性點(diǎn)直接接地的低壓供電系統(tǒng)中，如果一相帶電導(dǎo)體直接與大地接觸，這時(shí)流入地中的電流通過大地，接地極、供電變壓器繞組及導(dǎo)線構(gòu)成回路，由于元件的阻抗都很小，因而回路中將產(chǎn)生很大的電流，可達(dá)數(shù)百、數(shù)千安培，此時(shí)，有關(guān)的過流保護(hù)裝置將動(dòng)作，切斷故障線路的電源。由于電網(wǎng)對地阻抗很大，故入地電流也常不足1A，過流保護(hù)裝置不動(dòng)作，這種情況屬于漏電故障。 漏電的種類：根據(jù)煤礦井下電網(wǎng)的實(shí)際情況，漏電故障可分為集中性漏電和分散性漏電兩類。長期集中性漏電是指電網(wǎng)中的某一設(shè)備或電纜，由于某種原因使絕緣擊穿或帶電導(dǎo)體碰殼而造成的漏電故障，如果沒有相應(yīng)的保護(hù)裝置，或者保護(hù)裝置拒動(dòng)，這種漏電故障將長期存在。我國礦井下的工作環(huán)境比較潮濕，相對濕度往往高達(dá)95%以上，為此，對其使用的電氣設(shè)備和電纜的絕緣提出較高的要求。當(dāng)電纜受損后，由于絕緣被破壞，便有漏電流。(2)防止漏電流燒損電氣設(shè)備對于高壓電路，由于電網(wǎng)分布電容大、電壓高、漏電流大。但是由于漏電流長期存在，電氣設(shè)備局部發(fā)熱使其絕緣局部老化加劇，必將大大縮短電氣設(shè)備的壽命，而漏電保護(hù)則使電網(wǎng)不可能長時(shí)間地存在漏電流。前三種保護(hù)原理為 非選擇性漏電保護(hù)，供電電網(wǎng)的任何地方出現(xiàn)漏電故障，保護(hù)裝置即動(dòng)作并切除整個(gè)工作面電網(wǎng)，且無法確定故障支路。 本論文的研究對象是井下中性點(diǎn)不接地的低壓電網(wǎng)系統(tǒng)，研究重點(diǎn)主要放在 發(fā)生單相漏電故障時(shí)。在這種供電系統(tǒng)中，還會因偶然的過電壓沖擊，使絕緣水平較低處發(fā)生擊穿，產(chǎn)生集中性漏電。 長期使用的電動(dòng)機(jī)，工作時(shí)發(fā)熱膨脹，繞組有一定的范性形變，停機(jī)后冷縮而形成縫隙，井下潮氣、煤塵容易侵人，久而久之，就會因絕緣受潮、繞組散熱不良等原因使絕緣材料變質(zhì)、老化而造成漏電。電纜與設(shè)備連接時(shí)，由于芯線接頭不牢，封堵不嚴(yán)、壓板不緊，運(yùn)行或移動(dòng)時(shí)造成接頭脫落或接頭松動(dòng)，使相線與金屬外殼直接搭接而漏電，或者是因接頭發(fā)熱過度使絕緣損壞而漏電口橡套電纜懸掛方法違反規(guī)定，采用鐵絲或銅絲懸掛，時(shí)間一長因橡套強(qiáng)度低使鐵絲或銅絲嵌人絕緣層內(nèi)，接觸芯線而產(chǎn)生漏電。開關(guān)或其他電氣設(shè)備的內(nèi)部接線錯(cuò)誤，或接線頭松脫碰殼，當(dāng)合閘通電時(shí)便發(fā)生漏電。電氣設(shè)備長期過負(fù)荷運(yùn)行造成絕緣老化損壞而漏電。此外，采掘機(jī)械移動(dòng)時(shí)，由于司機(jī)人員照顧不到，使供電電纜受到拉、擠、壓、絞等作用，也可能造成漏電。開關(guān)分、合閘時(shí)，由于滅弧機(jī)構(gòu)有故障，造成電弧熄滅困難，電弧接觸外殼而漏電。大氣過電壓沿下共電纜人侵，擊穿其對地絕緣而發(fā)生漏電。(2)引起瓦斯及煤塵爆炸我國大部分煤礦都有瓦斯和煤塵爆炸的危險(xiǎn)，當(dāng)井下空氣中瓦斯或煤塵達(dá)到爆炸濃度且有能量達(dá)到D. 28 m1的點(diǎn)火源時(shí)，就會發(fā)生瓦斯或煤塵爆炸。(4)引起短路事故據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有3a%的單相接地故障發(fā)展為短路的原因是很簡單的。另一方面，停電使局部通風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，通風(fēng)惡化，瓦斯積聚，反過來又威脅了礦井的安全。它已成為我國礦井安全供電的不可缺少的組成部分。1949年前蘇聯(lián)開始研制中性點(diǎn)不接地供電系統(tǒng)使用的 漏電保護(hù)裝置(PYB型防爆漏電繼電器)，采用的是附加直流源的原理。隨著煤炭生產(chǎn)機(jī)械化程度的提高，這種產(chǎn)品就逐漸不能 適應(yīng)生產(chǎn)的要求。選擇性漏電保護(hù)系統(tǒng)是漏電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢，是防止人身觸電的重要保護(hù)措施。特別是工作面的電纜，由于移動(dòng)、被砸、碰、擠壓的機(jī)會較多，極易損壞，漏電的可能性就更大。漏電保護(hù)裝置必須具備下列性能，保障系統(tǒng)的可靠性、安全。有了選擇性功能以后，在被保護(hù)范圍以內(nèi)的故障就能及時(shí)地被發(fā)現(xiàn)，防止了向事故設(shè)備或線路再送電，而在被保護(hù)范圍以外或無漏電故障時(shí)，保護(hù)裝置不動(dòng)作，從而提高了可靠性和安全性.(3)靈敏性：保護(hù)裝置的靈敏性(也稱靈敏度)是指對被保護(hù)電氣設(shè)備可能發(fā)生的故障和不正常的運(yùn)行方式的反應(yīng)能力。電纜網(wǎng)絡(luò)為:。為減少動(dòng)作時(shí)間，要求保護(hù)裝置不應(yīng)過于復(fù)雜，必要時(shí)甚至可以通過犧牲保護(hù)裝置的可靠性達(dá)到這一點(diǎn).(5)自檢性：自檢性功能是指在任何時(shí)間和條件下，保護(hù)裝置都能對本身的各個(gè)環(huán)節(jié)及單元的完好情況進(jìn)行自檢，以保證漏電保護(hù)裝置能時(shí)刻有效地對被保護(hù)對象的漏電故障進(jìn)行監(jiān)測和保護(hù)。將選擇性漏電保護(hù)理論應(yīng)用于漏電保護(hù)裝置之中。第二章 漏電保護(hù)原理漏電保護(hù)的主要目的是防止人身觸電和漏電電流引爆瓦斯煤塵，對于中性點(diǎn)不接地的供電單元，漏電保護(hù)有多種方式，如附加電源直流檢測式、零序功率方向式、人為旁路接地式、自動(dòng)復(fù)電式等等?？梢栽O(shè)想在三相電網(wǎng)中附加一獨(dú)立的直流電源，使之作用于三相電網(wǎng)與大地之間，這樣，在三相對地的絕緣電阻上將有一直流電流流通，該電流大小的變化直接反圖21附加電源直流檢測式漏電保護(hù)原理應(yīng)了電網(wǎng)對地絕緣電阻的變化，有效地檢側(cè)和利用該電流，就可以構(gòu)成附加電源直流檢測式漏電保護(hù)。 三相電抗器每相線圈的直流電阻，: 零序電抗器的直流電阻。若一相〔如a相)絕緣電阻降低，其余兩相為正常或無限大，則=，若a, b兩相絕緣電阻同時(shí)降低，且==r，而c相都為正?；驘o限大，則 =r/2。我國井下低壓電網(wǎng)現(xiàn)行的直流檢測型漏電保護(hù)繼電器的動(dòng)作電阻值如表2一1所示。聯(lián)接在零序電抗器LK與大地之間，構(gòu)成電網(wǎng)對地的交流通路，因電網(wǎng)對地阻抗不平衡而產(chǎn)生的交流電流(零序電流)被旁路入地，不再通過ZJ。 對整個(gè)供電單元具有電容電流補(bǔ)償，漏電電流和人身觸電電流較小，等于人為地減輕了故障程度。 附加電源直流檢測式漏電保護(hù)的缺點(diǎn)如下: (1)保護(hù)無選擇性，即在供電單元內(nèi)無論何處發(fā)生漏電，都將引起總開關(guān)跳閘，停電范圍大。 (3)保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間較長，當(dāng)≥1K時(shí)，動(dòng)作時(shí)間大于50ms，再加上自動(dòng)開關(guān)的固有分閘時(shí)間100~200 rns，故使人的觸電時(shí)間較長，以30mA圖22放射式供電單元單相接地時(shí)的零序電流分布在中性點(diǎn)不接地的放射式電網(wǎng)中，如果某一支路發(fā)生不對稱漏電故障或人身觸電事故，則所有的支路都將有零序電流(主要是電容電流)流過，漏電電流或人身觸電電流。利用裝設(shè)在各支路的零序電流互感器來反應(yīng)各支路零序電流的大小，可以做到有選擇性的漏電保護(hù)，這就是利用零序電流幅值的保護(hù)原理。后者超前零序電壓90176。如變壓器中性點(diǎn)、各支路的人為中性點(diǎn)、負(fù)荷中性點(diǎn)等處測得的零序電壓都是大小相等、相位相同的，這就為利用零序電壓的相位為基準(zhǔn)來判斷零序電流的方向(相位)創(chuàng)造了有利的條件。它之所以稱為“零序功率”，是因?yàn)樗瑫r(shí)利用了零序電流和零序電壓兩個(gè)參量(不一定是幅值相乘的關(guān)系)的緣故，實(shí)際上是借用了地面功率方向過流保護(hù)的稱呼。零流取樣零壓取樣放大整形相位比較執(zhí)行電路圖23零序功率方向式漏電保護(hù)原理 利用零序電流的大小來整定方向保護(hù)，首先要確定符合實(shí)際的電網(wǎng)對地電容數(shù)值范圍，因它對零序電流的大小影響最大。對于移動(dòng)變電站，目前低壓為66OV的最大容量為500kV下面分析設(shè)置附加電容器組的必要性。 (3)對于不設(shè)附加接地電容而設(shè)電容電流補(bǔ)償電路的方案，則會使以下兩種動(dòng)作死區(qū)的范圍擴(kuò)大。附加接地電容器組的每相取值原則是:應(yīng)不小于供電單元中最長一條線路的每相對地電容值，～。但實(shí)際上對保護(hù)裝置來說是一虛值。但在工程實(shí)際上，裝于各支路上的零序電流互感器只能反應(yīng)流經(jīng)本支路的零序電流，具體地說，流過故障支路的零序電流是總的零序電流與故障支路本身零序電流之差，因而當(dāng)保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，實(shí)際流過零序電流互感器的零序電流必小于前面所確定的35mA動(dòng)作值。在另一極端，當(dāng)在一很短的支路上發(fā)生漏電故障時(shí)，,相應(yīng)的單相接地過渡電阻值已超出20kΩ。雖然真實(shí)動(dòng)作值20mA是固定的，即只要該支路零序電流達(dá)到20mA保護(hù)裝置就動(dòng)作，但在不同的參數(shù)組合下，相應(yīng)的動(dòng)作電阻卻各不相同，其范圍為9～19kΩ。 零序功率方向式漏電保護(hù)具有以下優(yōu)點(diǎn): (1)保護(hù)有較強(qiáng)的橫向選擇性，當(dāng)支路發(fā)生漏電時(shí)，停電范圍很小。 零序功率方向式漏電保護(hù)的缺點(diǎn)如下: (1)只能保護(hù)如單相漏電、人身觸電和兩相漏電等不對稱漏電故障，對三相對地阻抗均勻下降等對稱性漏電故障不起保護(hù)作用，亦即保護(hù)有死區(qū). (2)由于不能設(shè)置電容電流補(bǔ)償電路，而要設(shè)置附加接地電容器組，故增加了電網(wǎng)的對地電容值，使得漏電電流和人身觸電電流增大，降低了安全性。 (5)保護(hù)裝置對斷電后電動(dòng)機(jī)反電勢對人身的危害無能為力。根據(jù)實(shí)測105kW電動(dòng)機(jī)在660v和1140v電網(wǎng)中切除時(shí)的反電勢如表22所示。采用旁路接地式漏電保護(hù)在一定條件下可以解決上述問題。接著開關(guān)跳閘，切除電源，而瞬間產(chǎn)生的電容放電與電動(dòng)機(jī)反電勢均被旁路，對人身無危害。 旁路接地式漏電保護(hù)具有以下優(yōu)點(diǎn): (1)保護(hù)有較高的安全性，當(dāng)發(fā)生人身觸電時(shí)，能在30～50ms內(nèi)將人身觸電電流降至5～10mA及以下。 旁路接地式漏電保護(hù)的缺點(diǎn)如下:(1)對故障種類的反應(yīng)能力不全面，只能保護(hù)人身觸及一相和=定范圍內(nèi)的單相漏電，對其他種類的漏電故障不起保護(hù)作用。移相疊加選相法效果較好，但電路較復(fù)雜。 (2)特點(diǎn)及應(yīng)用這種保護(hù)方式構(gòu)成漏電保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)簡單，不需要另設(shè)直流電源，即可獲得直流檢測式漏電保護(hù)所具有的保護(hù)特性。 如果電網(wǎng)中發(fā)生了非對稱性漏電故障，就必然會產(chǎn)生零序電壓，此時(shí)如果存在零序回路，則在回路將出現(xiàn)零序電流。目前利用零序電流的大小和方向所構(gòu)成的選擇性漏電保護(hù)裝置，已成功地用于煤礦660kV電網(wǎng)的漏電保護(hù)。 (1)工作原理 在一個(gè)低壓供電單元中，這種選擇性自動(dòng)復(fù)電漏電保護(hù)系統(tǒng)由帶重合閘的饋電開關(guān)(總開關(guān)應(yīng)用真空型)，磁力起動(dòng)器與直流檢測式漏電保護(hù)、閉鎖、延時(shí)插件等構(gòu)成。可見，這種保護(hù)方式的實(shí)質(zhì)是斷電后的選擇，即漏電跳閘、選擇性復(fù)電。更難得的是，由于總開關(guān)的快速跳閘，使得保護(hù)系統(tǒng)對其他開關(guān)、起動(dòng)器的跳閘速度無過高要求，這特別適用于老設(shè)備的改造利用，所以對現(xiàn)場來說，將比其他方式的漏電保護(hù)系統(tǒng)更具有吸引力。井下若不顧安全，盲目生產(chǎn)可能釀成重大惡性事故。黑龍江雞西礦務(wù)局恒山礦數(shù)年來的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明:類似的漏電保護(hù)系統(tǒng)在具有4個(gè)支路的采區(qū)變電所內(nèi)，從整體上說，可縮小事故停電范圍314，節(jié)約查找故障的時(shí)何約84 %o，大幅度減少了因漏電而停產(chǎn)的時(shí)間，其經(jīng)濟(jì)效益是非常顯著的。(3)技術(shù)關(guān)鍵及解決途徑《煤礦安全規(guī)程》(2001年版)458條規(guī)定:“短路閉鎖問題自動(dòng)復(fù)電所必需的短路閉鎖與傳統(tǒng)的井下過流保護(hù)中的短路閉鎖有很大區(qū)別。一種是整個(gè)供電單元全部采用礦用屏蔽電纜供電，利用屏蔽電纜在將要發(fā)生相間短路之前必先產(chǎn)生接地故障的特點(diǎn)，可以由漏電閉鎖插件同時(shí)完成對漏電和短路的檢測與閉鎖。但是，從全局看，考慮井下供電單元的綜合保護(hù)，短路閉鎖的設(shè)置還是非常有必要的。對于總開關(guān)，除分?jǐn)嚯娏髯銐虼蟮瘸Ｒ?guī)要求外，還要求其分?jǐn)嗨俣瓤旌途哂兄睾祥l機(jī)構(gòu)，因此必須采用帶重合閘機(jī)構(gòu)的真空饋電開關(guān)，對于各分支饋電開關(guān)，要求就低多了，只需具有重合閘機(jī)構(gòu)即可，這就有3種方案可供選擇:一是研制新型的帶重合閘的空氣式饋電開關(guān)〔價(jià)格顯然比真空式低得多)。 (4)兼有方向保護(hù)的自動(dòng)復(fù)電式漏電保護(hù)為了使保護(hù)性能更加理想，可以在自動(dòng)復(fù)電漏電保護(hù)系統(tǒng)中增加零序功率方向漏電保護(hù)單元。漏電的保護(hù)范圍應(yīng)覆蓋整個(gè)供電單元，在發(fā)生漏電故障時(shí)只切除漏電支路，其余支路均能正常供電。直流電流大小的變化反映了電網(wǎng)對地絕緣性能的好壞。當(dāng)電纜絕緣性能下降，發(fā)生人身觸電時(shí)，流過人身的電流除線路Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的電容電流外，還有經(jīng)三相電抗線圈和