【正文】 動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系統(tǒng)更具有吸引力 。178。對于總開關(guān)，除分斷電流足夠大等常規(guī)要求外，還要求其分斷速度快和具有重合閘機構(gòu)，因此必須采用帶重合閘機構(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 20 格顯然比真空式低得多 )。當(dāng)電纜絕緣性能下降，發(fā)生人身觸電時，流過人身的電流除線路Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的電容電流外，還有經(jīng)三相電抗線圈和零序電抗線圈流過來的感性電流 : 0 1 0 2 0 3 03 ( )I I I I I? ? ? ? ? ′。式中 L? 具有與電阻相同的量綱。初級次級電壓和線圈圈數(shù)間具有下列關(guān)系。一是磁滯損耗，當(dāng)交流電流通過變壓器時，通過變壓器硅鋼片的磁力線其方向和大小隨之變化，使得硅鋼片內(nèi)部分子相互摩擦，放出熱能，從而損耗了一部分電能，這便是磁滯損耗。如電源變壓器的主要技術(shù)參數(shù)有：額定功率、額定電壓和電壓比、額定 頻率、工作溫度等級、溫升、電壓調(diào)整率、絕緣性能和防潮性能，對于一般低頻變壓器的主要技術(shù)參數(shù)是：變壓比、頻率特性、非線性失真、磁屏蔽和靜電屏蔽、效率等。若有故障，輸出的脈沖經(jīng)光耦送到單片機，經(jīng)一段漏電延時，如果漏電信號仍然存 在，單片機則啟動報警、跳閘信號，提醒值班人員及時處理。直流電流大小的變化反映了電網(wǎng)對地絕緣性能的好壞。但是，從全局看，考慮井下供電單元的綜合保護，短路閉鎖的設(shè)置還是非常有必要的。 (3)技術(shù)關(guān)鍵及解決途徑 19 《煤礦安全規(guī)程》 (20xx 年版 )458 條規(guī)定 :“178?？梢?，這種保護方式的實質(zhì)是斷電后的選擇，即漏電跳閘、選擇性復(fù)電。 (2)特點及應(yīng)用 這種保護方式構(gòu)成漏電保護裝置結(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所具有的保護特性。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機反電勢均被旁路，對人身無危害。 零序功率方向式漏電保護的缺點如下 : 15 (1)只能保護如單相漏電、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作用，亦即保護有死區(qū) . (2)由于不能設(shè)置電容電流補償電路，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。最不利的情況是 :在放射式電網(wǎng)中，其他支路均未送電或支路極短，僅有一條較長支路在運行中發(fā)生漏電，其對地電容又恰達到電網(wǎng)附加電容的數(shù)值。 采用方向保護若不在供電單元總開關(guān)處設(shè)置接地電容器組，則有以下問題 : (l)由于流過故障支路零序電流互感器的零序電流是總的零序電流與故障支路本身的零序電流之差，故當(dāng)供電單元只剩下一條支路運行恰又發(fā)生漏電故障時，保護裝置不動作。利用零序電壓的大小也可以實現(xiàn)漏電保護，但沒有選擇性。 零序功率方向式漏電保護 保護原理 圖 22放射式供電單元單相接地時的零序電流分布 在中性點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 NC 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 NC 旁路入地，不再通過 ZJ?？梢栽O(shè)想在三相電網(wǎng)中附加一獨立的直流電源，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。變壓器低壓側(cè)為 。它可以保證只切除漏電故障線路和設(shè)備，非故障部分繼續(xù)工作，減小故障停電范圍，而且便于尋找漏電故障，縮短漏電停電時間，提高供電的可靠性。 選擇性漏電保護的發(fā)展現(xiàn)狀 漏電保護的主要目的是通過切斷電源的操作來防止人身觸電傷亡和漏電 電流引爆瓦斯煤塵。此外，當(dāng)發(fā)生漏電而切斷總電源后，為尋找漏電支路而分別強行送電也是造成重復(fù)漏電的原因。 井下并道狹窄，油浸紙絕緣愷裝電纜在巷道內(nèi)敷設(shè)或進出俐室時轉(zhuǎn)彎非常不便。后兩種保護原理為選擇性漏電保護，可以判斷出故障支路，有選擇地將故障支路切除。盡管如此運行中的電氣設(shè)備及其供電電纜，由于工作環(huán)境惡劣，漏電現(xiàn)象時有發(fā)生。這種故障不屬于漏電故障的范圍，通常稱之為單相接地短路。電磁起動器中的的熱繼電器起過載保護作用。接觸器兼起欠壓和失壓保護作用。但是，若在該系統(tǒng)中發(fā)生一相帶電導(dǎo)體經(jīng)一定數(shù)值的過渡阻抗接地 (如人體電阻等 )，人地電流就小多了，其值常不足 1A，此時過流保護裝置根本不會動作，而漏電保護裝置則應(yīng)該動作，所以說，這種故障又屬于漏電故障的范圍。因此，裝設(shè)漏電保護裝置對礦井安全生產(chǎn)尤為重要主要體現(xiàn)在： (1)防止漏電流引燃瓦斯和煤塵 ， 當(dāng)空氣中的瓦斯?jié)舛仍?5%～ 15%，氧氣濃度適當(dāng)，并遇上點火源時，便會引起爆炸。但是，隨著礦井規(guī)模的擴大，供電系統(tǒng)復(fù)雜性的提高，對漏電保護提出了更高的要求。從保護絕緣的愿望出發(fā)，要求電纜在轉(zhuǎn)彎或盤繞時，其曲率半徑不得小于電纜外徑的 15 倍，否則就容易把 電纜內(nèi)部的絕緣層折裂 。 (5)因意外事故引起漏電 井下電纜常因頂板失落、礦車出軌、支柱傾倒等意外機械事故所損傷 而導(dǎo)致漏電。我國對漏電保護的研究是從煤礦井下低壓電網(wǎng)的漏電保護開 始的，至今已有四十余年的歷史。選擇性漏電保護作為一門綜合性學(xué)科隨著科學(xué)技術(shù)的進步在不斷地發(fā)展。接地電流的計算值是在基頻電流條件下根據(jù)最不利的故障形式來確定的。 這種設(shè)想的電氣原理圖如圖 21所示。另一方面， NC 具有隔直的功能，它本身并不影響ZJ的正常工作，故常稱 NC 為隔直電容。gI 或人身觸電電流 12 利用零序電流或零序電壓的幅值大小來判斷保護的供電單元內(nèi)是否發(fā)生漏電，同時利用各支路的零序電流與零序電壓的相位關(guān)系來判斷，而后動作，有選擇地切除放障支路的電源。 (2)在混合式供電單元中，若較長的干線發(fā)生略小于整定值的漏電，而其他短支路的對地電容又遠小于該干線時，則實際渡過零序電流互感器的零序電流就非常小，只能達到幾個毫安，這種數(shù)量級的電流很容易被電網(wǎng)參數(shù)不對稱、保護元件參數(shù)誤差及其 他干擾而引起的零序電流所淹沒，因而無法鑒別。此時流過故障支路的零序電流將等于 35mA 動作值實際上是虛設(shè)整定值。因此，這種保護方式只能與動作速度快的真空型開關(guān)相配合才能保證安全性?，F(xiàn)有的一些旁路接地式漏電繼電器和實驗裝置，能在 30ms 以內(nèi)使故障相可靠接地 (井下接地網(wǎng) )，并使通過人身的電流降到 10mA 甚至 5mA 及以下，因而提高了漏電保護系統(tǒng)的安全性。此外，由于它具有較高的直流電壓，所以能夠較真實地反應(yīng)電網(wǎng)的絕緣水平。 (2)優(yōu)缺點 自動復(fù)電式漏電保護有以下優(yōu)點 : ○ 1 保護性能比較完善 由于采用直流檢惻式漏電保護而滿足了對保護系統(tǒng)全面性的要求，比單純的功率方向選擇性漏電保護優(yōu)越，不論電網(wǎng)何處發(fā)生什么性質(zhì)的漏電故障，均能可靠的動作，即在整個保護范圍內(nèi)無死區(qū)。178。 ○ 2 上級開關(guān)正常操作時下級開關(guān)不應(yīng)自動復(fù)電的問題 這一要求主要是為了避免在正常操作時的無準(zhǔn)備合閘事故，具休地說，就是上級開關(guān)正常拉閘后，經(jīng)過一段時間 (＞ 10s)的又重新人工合閘送電，此時不允許下級開關(guān)自動合閘，整個供電單元因高壓故障停電后又重新來電也屬于這種情況。當(dāng)某支路 (如支路 I)發(fā)生漏電故障時，流經(jīng)各支路饋電開關(guān)的零序電流具有不同的特點，故障支路 I 上的零序電流由線路流向母線 ，大小等于支路 II .III 的零序電流之和，非故障支路上的零序電流由母線流向線路，大小等于支路自身的電容電流。 23 圖 33 智能漏電保護裝置原理圖 信號的采集 圖 34信號的采集和直流穩(wěn)壓電源 系統(tǒng)中由于漏電故障產(chǎn)生的零序電流和零序電壓通過零序電流互感器和零序電壓互感器獲得。 變壓器兩組線圈圈數(shù)分別為 N1 和 N2 ， N1 為初級， N2 為次級。另一是渦流損耗，當(dāng)變壓器工作時。當(dāng) N2N1 時，其感應(yīng)電動勢要比初級所加的電壓還要高，這種變壓器稱為升壓變壓器：當(dāng) N2N1 時，其感應(yīng)電動勢低于初級電壓，這種變壓器稱為降變壓器。由于電路中串有電感元件，所以當(dāng)有正弦電流 LI 如圖 3— 5（ 1）流過電感 L時，有 LL diL dtU? ? 其向量形式為 LL jLU I? ??? （或 LL jLUI??? ? =j 1 LLU?? ） 所以 LL LU I?? （或 LL LUI ??） （ 1） 圖 3— 5電感中的正弦 電流 （ 2） 比較器 比較器 積分移相相 微分 相位比較疊加 光電隔離 單片機 處理 U0 I0 24 正弦電流 LI 滯后正弦電壓 LU 的相位為2?。 三相電抗器 SK 是把直流檢測回路和三相交流電網(wǎng)連接起來的元件，零序電抗器 LK具有較大的電抗值 ( 510? )，保證三相電網(wǎng)對地的絕緣水平，是電網(wǎng)各相對地的分布電容。 ○3開關(guān)設(shè)備的改造與研制問題 在漏電保護系統(tǒng)中采用自動復(fù)電技術(shù)，對各級饋電開關(guān)有不同的要求。178。一有漏電，總開關(guān)就快速 C}3D ms)跳閘，故 障處的漏電安秒值容易控制得較小，因而其安全性將優(yōu)于不帶旁路接地的選擇性延時跳閘漏電保護系統(tǒng)。 這種方式的漏電保護有很多缺點，如動作電阻值不固定，無選擇性，不能保護對稱性漏電故瘴，只能在變壓器中性點非直接接地的電網(wǎng)中等，因而一般只用于 6kV 及以上電網(wǎng)的絕緣監(jiān)視裝置中。另一種是移相疊加選相法。 (4)動作電阻值不固定 ，雖然保護裝置的真實動作值固定為 20 mA，但隨著電網(wǎng)參數(shù)的變化和故障點的不同，相應(yīng)的動作電阻值將有較大的變化范圍，這使得設(shè)計和調(diào)試保護電路都比直流檢測式漏電保護復(fù)雜。隨著生產(chǎn)過程的變化，供電單元為一動態(tài)電網(wǎng)，其電網(wǎng)長度經(jīng)常發(fā)生變化， 從而使電網(wǎng)的 r, C 值也發(fā)生變化，嚴重影響真實整定值的確定，尤其是 C 的變化對總的零序電流影響更大。 (3)對于不設(shè)附加接地電容而設(shè)電容電流補償電路的方案，則會使以下兩種動作死區(qū)的范圍擴大。它之所以稱為“零序功率”，是因為它同時利用了零序電流和零序電壓兩個參量 (不一定是幅值相乘的關(guān)系 )的緣故，實際上是借用了地面功率方向過流保護的稱呼。便等于這些零序電流的總和，即等于 3 此外，這種保護方式的動作無死區(qū)，故障跳閘不受故障類型 (對稱的或不對稱的 )和發(fā)生的時間、地點的影響。 對于穩(wěn)定的直流，電容 NC 、和電網(wǎng)對地電容 Ca,Cb, Cc 相當(dāng)于開路，不會有電流流過，因而 Iz 可由下式求得，即 9 0/3s k JUzIz R R R R R r? ? ?? ? ? ? ? ? 式中： ZU 附加直流電源電壓， V。要求對于礦井 lOkV 電壓的配電線路，整個切斷時間不應(yīng)超過 秒，實際上配電設(shè)備開關(guān)實際切斷時間以及保護裝置的動作時間之和可能大于 秒，這樣就達不到保護效果。特別是工作面的電纜，由于移動、被砸、碰、擠壓的機會較多，極易損壞，漏電的可能性就更大。它已成為我國礦井安全供電的不可缺少的組成部分。 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。 開關(guān)或其他電氣設(shè)備的內(nèi)部接線錯誤，或接線頭松脫碰殼，當(dāng)合閘通電時便發(fā)生漏電。 本論文的研究對象是井下中性點不接地的低壓電網(wǎng)系統(tǒng)，研究重點主要放在 發(fā)生單相漏電故障時。當(dāng)電纜受損后，由于絕緣被破壞，便有漏電流。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 裝置不動作，這種情況屬于漏電故障。如果配的熱繼電器帶有斷相保護 裝置，則電磁起動器還起斷相保護作用。 關(guān)鍵詞： 漏電 、 零序電流 、零序電流方向保護原理、供電可靠性 2 目錄 第一章 緒論 .................................................................................................................. 1 引言 ................................................................ 1 選題背景 ............................................................ 2 課題研究意義 ........................................................ 2 產(chǎn)生漏電的原因 ...................................................... 3 井下低壓電網(wǎng)發(fā)生漏電的危害 .......................................... 4 選擇性漏電保護的發(fā)展現(xiàn)狀 ............................................