【正文】 但實際上這種變壓器是沒有的。 漏電信號采集、處理單元電路 漏電信號采集、處理單元電路如圖 35 所示 ,發(fā)生漏電故障的線路零序電流和零序電壓采集、處理電路各個點的波形如下 : 從電路圖和波形中可以看出，零序電流要經(jīng)過積分、移相、微分后才與 Uo 信號進行相位比較疊加，故障支路的零序電流與零序電壓 相位一致，輸出一系列脈沖 。由于漏電閉鎖保護能使故障的供電回路不投入工作 ,從而減少火花外露的機會 ,并且還可與自動重合閘裝置配合組成選擇性漏電保護系統(tǒng) ,為尋找故障帶來方便當(dāng)電網(wǎng)橫向開出支路的某一支路發(fā)生漏電故障時，會在電網(wǎng)中產(chǎn)生零序 電流 和零序電壓，只需檢測各條支路上的零序電流和零序電壓的相角差，便可判別各支路是否為故障支路。這種方案減少了故障短時停電的范圍，但增加了保護系統(tǒng)的復(fù)雜程度，因而應(yīng)用有一定的局限性。自動復(fù)電所必需的短路閉鎖是指正常合閘前的短路故障閉鎖，其含義與漏電閉鎖類似，即開關(guān)或起動器分閘后短路閉鎖電路投人，對三相電網(wǎng)的相間絕緣進行檢測，若電網(wǎng)中存在或發(fā)生相間短路，則其出口電路將斷開開關(guān)或起動器的控制回路，使之不能合閘，這就是所要求的短路閉鎖。另一方面，停電使局部通風(fēng)機停轉(zhuǎn)，瓦斯積聚，反過來又嚴重地威脅了礦井的安全。 自動復(fù)電式漏電保護 所謂自動復(fù)電，實際上就是地面供電系統(tǒng)的自動重合閘技術(shù)在井下的運用。 (2)保護無選擇性。此外，反電勢加到漏電處所產(chǎn)生的電火花也足以引燃瓦斯煤塵，斷電后作用于人體的電 流除電動機反電勢外，還來自電網(wǎng)對地電容所儲存的電荷對人體的放電。有的情況下雖然 Rg 還遠高于 11kΩ，如 1 18kΩ等，卻因故障支路的零序電流已超出 20mA 而動作。 關(guān)于動作值整定的幾點討論 (1)虛設(shè)整定值的概念 35 mA 零序電流動作整定值，表面上看是比較適宜。 A，低壓電網(wǎng)總長度一般不超出 ，每相對地電容不大于 。前者滯后零序電壓 90176。 (2)電容電流補償是靜態(tài)補償，電感電抗值調(diào)定以后就不能隨電網(wǎng)對地電容的變化而自動變化，因而不能保證在整個生產(chǎn)過程都達到最佳補償狀態(tài)，降低了保護的安全性。 10 動作值整定 作為直流檢測型的漏電保護裝置 (或繼電器 )，它的動作值應(yīng)能直接反映電網(wǎng)對地的絕緣狀態(tài)，所以不能以 ZJ 的動作電流 dzI 來作為動作值，而必須以 r? 為動作值并加以整定。 本文通過對漏電保護原理的認識，模擬漏電故障時產(chǎn)生的零序電流和零序電壓，設(shè)計選擇性漏電保護裝置的硬件電路。即按規(guī)定的時限僅切斷漏電設(shè)備或故障線路，并且在故障狀態(tài)及故障狀態(tài)以后，不向非損壞接線開關(guān)發(fā)出切斷指令。同時進行了仿制，形成 JY82 型隔爆檢漏繼電器產(chǎn)品，一直延用到 80 年代末，甚至有的礦井現(xiàn)在還在使用。在井下，“雞爪子鉀接頭處所用的絕緣膠布就容易著火燃燒。 (4)因維修操作不當(dāng)引起漏電 井下巷道狹窄，環(huán)境較暗，工人工作時勞動工具 (鍬、鎬、釬等 )易將電纜割傷或碰傷，造成漏電。自動饋電開關(guān)中的過流繼電器，當(dāng)調(diào)整螺桿擰 得過低時也會因相對地放電而造成漏電。對低壓電 路，由于漏電流小，一般漏電流不能直接燒毀電氣設(shè)備。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。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，線路或電氣設(shè)備就可能已發(fā)生了漏電故障。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)，實現(xiàn)了對電網(wǎng)漏電的選擇性保護。流入大地的電流，叫做漏電電流。 漏電的種類：根據(jù)煤礦井下電網(wǎng)的實際情況，漏電故障可分為集中性漏電和分散性漏電兩類。 (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。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。 4 電氣設(shè)備長期過負荷運行造成絕緣老化損壞而漏電。 (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，當(dāng)井下空氣中瓦斯或煤塵達到爆炸濃度且有能量達到 D. 28 m1 的點火源時，就會發(fā)生瓦斯或煤塵爆炸。 1949 年前蘇聯(lián)開始研制中性點不接地供電系統(tǒng)使用的 漏電保護裝置 (PYB 型防爆漏電繼電器 )，采用的是附加直流源的原理。漏電保護裝置必須具備下列性能，保障系統(tǒng)的可靠性、安全。通過對中性點不接地低壓電網(wǎng)的漏電分析，提出了基于附加直流電源檢測和零序 電流方向的漏電保護判據(jù)。 r? ar 、 br 、 cr 并聯(lián)后的總電阻，即 1 1 / 1 / 1 /a b cr r r r? ? ?? 對于直流回路， r? 相當(dāng)于三相電網(wǎng)各相對地的絕緣電阻并聯(lián)。 動作值整定簡單，數(shù)值固定而且能直接反應(yīng)電網(wǎng)對地的絕緣狀況 .易于為現(xiàn)場維修人員所接受。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，這就是利用零序電流幅值的保護原理。 13 圖 23零序功率方向式漏電保護原理 動作值整定 利用零序電流的大小來整定方向保護，首先要確定符合實際的電網(wǎng)對地電容數(shù)值范圍，因它對零序電流的大小影響最大 。 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，因而根據(jù)大多數(shù)實際供電單元的情況可取為 ～ 。 顯然，當(dāng)發(fā)生單相接地或人身觸電時，通過故障支路的零序電流將遠超過 20mA，保護裝置必然可靠動作。 運行中的電動機突然被切斷電源后，由于機械慣性，電機轉(zhuǎn)子在短時內(nèi)將繼續(xù)轉(zhuǎn)動，其鐵芯剩磁切割定子線圈而產(chǎn)生反電勢，即電動機處于發(fā)電運行狀態(tài)，向電網(wǎng)饋送電能，但因本身得不到能源供應(yīng)，故一般在數(shù)秒至數(shù)十秒內(nèi)衰減為零。 (3)保護范圍全面，只要單相漏電或人身觸電發(fā)生在供電單元內(nèi)，保護就會動作，旁路分流能作用于供電單元的任何處所。零序電流式漏電保護既可以在中性點不接地系統(tǒng)中使用，也可以在中性點接地系統(tǒng)中使用。 ○ 2 顯著減少因漏電故降而停電的時間和范圍 生產(chǎn)與安全在很多情況下是矛盾的?！备鶕?jù)規(guī)程規(guī)定及井下低壓電網(wǎng)的實際情況，對自動復(fù)電技術(shù)在井下低壓電網(wǎng)的使用有嚴格的前提要求，如可靠的漏電、短路閉鎖、上級正常操作時下級不應(yīng)重合，只允許重合一次等，此外，配套設(shè)備的研制也是非常必要的。 A),短路電流較小的情況下，采用磁力起動器作饋電開關(guān)，對于控制保護電動機的磁力起動器無特殊要求，真空型和空氣型的均可，但要在其內(nèi)加裝閉鎖與重合起動電路插件。當(dāng) 0 01 02 03I I I I? ? ?′ 時，故障支路流過很小的感性電流，方向由母線流向線路，使零序電流方向保護裝置完全不能工作，更談不上保護的橫向選擇性。漏電故障時支路零 序電流的方向是由線路流向母線，當(dāng)電網(wǎng)對地電阻 r 為無限大時發(fā)生單相直接接地故障，零序電流前者滯后零序電壓 90176。反之則為升壓變壓器 。當(dāng)電流通過線圈電阻發(fā)熱時，一部分電能就轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鴵p耗。 圖 36 漏電信號采集、處理電路 變壓器 變壓器是 由繞在同一鐵芯上的兩個或兩個以上的線圈繞組組成，繞組之間是通過交變磁場而聯(lián)系著并按電磁感應(yīng)原理工作 ， 利用電磁互感應(yīng)，變換電壓，電流和阻抗的器件。由零序電流互感器輸出的零序電流信號 0I 經(jīng)過零比較器后，經(jīng)積分、移相、微分電路，送到相位比較疊加環(huán)節(jié)，與 Uo 信號進行相位比較。 目前的礦井低壓電網(wǎng)漏電保護系統(tǒng)如圖 1 所示，在線路的分開關(guān)處安裝了采用零序電流方向原理的漏電保護裝置，有選擇地切除故障支路的電源，滿足漏電保護的橫向選擇性要求。這樣，在絲毫不增加保護系統(tǒng)復(fù)雜程度的前提下滿足了《煤礦安全規(guī)程》的要求，但有增加電網(wǎng)投資的缺點，第二種方案是采用載頻檢測技術(shù)，由電網(wǎng)相間的絕緣阻抗決定電子振蕩器的振蕩與停振，從而能在發(fā)生短路故障時可靠地閉鎖開關(guān)、起動器，既能防止正常合閘在有短路故障的線路中，又能防止自動重合在短路故障線路上，這種保護方式已在 127 V 煤電鉆綜合保護中得到了成功的應(yīng)用，但它要增加保護裝置電路的復(fù)雜程度。 ○ 3 其簡單可靠的程度優(yōu)于其他漏電保護系統(tǒng) 這種漏電保護除各開關(guān)中的電磁重合閘機構(gòu)外，只采用了直流檢側(cè)式漏電保護、閉鎖和簡單的延時電路，避免了旁路接地與零序功率方向式漏電保護的復(fù)雜電子線路，因而插件線路簡單，體積小巧，維護方便，整個保護系統(tǒng)不需另加任何防爆電器，經(jīng)濟性和可靠性都較高。其基本保護原理是 :在該供電單元中任何地方發(fā)生任何性質(zhì)的漏電故障或人身觸電事故時，設(shè)在總開關(guān)處的直流檢測式漏電保護插件動作，使總開關(guān)跳閘斷電，于是單元內(nèi)所有開關(guān)，起動器均失壓脫扣斷電，約經(jīng) 。 (4)動作值的整定亦有一定的難度，并存在與其他保護方式配合協(xié)調(diào)的問題。旁路接地漏電保護的基本依據(jù)是 :在中性點不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相漏電并不影響電網(wǎng)線電壓的對稱性，整個電網(wǎng)仍可以帶負荷運行。在有提高安全性的措施后，設(shè)置延時環(huán)節(jié)可使保護還具有縱向選擇性。上述整定的具體含義是 :當(dāng)電網(wǎng)總的零序電流達到 35 mA時，應(yīng)立即切斷故障支路的電源。根據(jù)實測數(shù)據(jù)再考慮附加三相電容器組的增值，就可以確定每相對地電容的變化范圍。 要判明電網(wǎng)中故障時各支路零序電流的方向 (相位 )，必須要有一個相位不隨支路號數(shù)而變的參量作為參照，或者說是基準，這個參量就是零序電壓。 s 的標準要求，觸電電流應(yīng)在 100mA 及以下，因而又加重了電容電流補償?shù)呢摀?dān)。 表 21 漏電保護的動作電阻值 井下低壓供電單元的對地電容主要取決于電纜的長度、截面、絕緣材料的厚度和電介質(zhì)的性質(zhì)，而長度的變化是最大的，電纜總長度越長，電網(wǎng)對地電容越大，容抗越小，但電網(wǎng)對地容抗的大小并不能表明它是否有漏電故障。本章討論各 種漏電保護的原理、整定方法，分析其基本電路的工作原理，并進行評價。由于靈敏性用靈敏度系數(shù)來表示，它決定于在被保護范圍內(nèi)金屬性接地時接地電流的計算值與保護裝置動作電流值的比值。 70年代又研制生產(chǎn)了 JJKB30 型隔爆檢漏繼電器，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 和礦井電網(wǎng)電壓等級的升高，我國自行研制了多種類型的漏電保護裝置。 (5)產(chǎn)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。 開關(guān)設(shè)備檢修后，殘留在開關(guān)內(nèi)的線頭、金屬碎片等未能清掃干凈，或?qū)⑿×慵c電工工具等忘在開關(guān)內(nèi)，如果這些東西碰到相線，送電后就會發(fā)生漏電。 (2)因施工安裝不當(dāng)引起漏電 電纜施工接線錯誤，如誤將相線與地線相接，通電后就會發(fā)生漏電 。 課題研究意義 我國煤礦井下低壓電網(wǎng)的中性點全部為不接地方式，漏電是井下低壓電網(wǎng)的主要故障形式之一，約占其總故障的 70%左右，它不但會導(dǎo)致人身觸電事故，還會形成單相接地，進而發(fā)展成為相間短路，由此引發(fā)的電弧會造成瓦斯和煤塵爆炸。瞬間集中性漏電，主要指人員或 其他接地的導(dǎo)體偶爾觸及設(shè)備的帶電部分后，立刻又擺脫或分開的情況。漏電保護裝置的動作值往往就是這種界限的標志 。從而減小故障停電范圍，便于尋找漏電故障，縮短漏電停電時間，提高了供電的可靠性。這樣，電磁起動器就有了較完善的保護功能。至于中性點經(jīng)高阻抗接地或經(jīng)消弧線圈接地的供電系統(tǒng)，其情況與中性點絕緣的供電系統(tǒng)類似，只是人地電流稍大一些，當(dāng)發(fā)生一相帶電導(dǎo)線直接或經(jīng)一定的過渡阻抗接地時，都屬于漏電故障。漏電流就有可能成為點火源。通過對中性點不接地低壓電網(wǎng)的漏電分析，提出基于零序電流方向保護原理的的選線漏電保護方案，實現(xiàn)礦井低壓電網(wǎng)的選擇性漏電保護。 (3)因管理維護不當(dāng)引起漏電 由于管理不嚴，電纜被埋壓或脫落浸泡于水溝中。 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)致危險。正因為它在安全供電方面作用重大，因此，漏電保護已陸續(xù)在各行各業(yè)的供電網(wǎng)中安 家落戶。一旦發(fā)生漏電，就可能導(dǎo)致人身觸電、火災(zāi)、爆炸，相間 短路導(dǎo)致事故擴大等惡性事故，所以，井下許多供電設(shè)備規(guī)定應(yīng)裝設(shè)漏電保護裝置。為減少動作時間，要求保護裝置不應(yīng)過于復(fù)雜，必要時甚至可以通過犧牲保護裝置的可靠性達到這一點 . (5)自檢性：自檢性功能是指在任何時間和條件下，保護裝置都能對本身的各個環(huán)節(jié)及單元的完好情 況進行自檢，以保證漏電保護裝置能時刻有效地對被保護對象的漏電故障進行監(jiān)測和保護。 skR 三相電抗 器每相線圈的直流電阻， ? : 0R 零序電抗器的直流電阻， ? 。 對整個供電單元具有電容電流補償，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。0I 。 方向保護的原理如圖 23 所示。雖然多采用欠補償，但因供電單元是一隨生產(chǎn)情況而變化的動態(tài)電網(wǎng)，當(dāng)運行支路減少到一定程度時，靜態(tài)的欠補償就可能變?yōu)橥耆a償甚至過補償。在另一極端，當(dāng)在一很短的支路上發(fā)生漏電故障時，流過故障支路的零序電流就近似等于總的 30I 整定為,相應(yīng)的單相接地過渡電阻值已超出 20kΩ，細算為 。 (5)保護裝置對斷電后電動機反電勢對人身的危害無能為力。 評價 旁路接地式漏電保護具有以下優(yōu)點 : (1)保護有較高的安全性， 當(dāng)發(fā)生人身觸電時，能在 30～ 50ms 內(nèi)將人身觸電電流降至 5～ 10mA 及以下 。 零序電流式漏電保護 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，此時如果存在零序回路，則在回路將出現(xiàn)零序電流。更難得的是，由于總開關(guān)的快速跳閘，使得保護系統(tǒng)對其他開關(guān)、起