【文章內容簡介】 。A，雖然可能采用屏弊型電纜引起對地電容的增加，但其低壓電網總長度常小于1km，故實際每相對地電容亦未超過1uF。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。 采用方向保護是否需要在電網中設置附加接地電容器組，能否設置零序電感支路來補償對地電容電流，目前還有一些不同的看法。下面分析設置附加電容器組的必要性。 采用方向保護若不在供電單元總開關處設置接地電容器組，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。 (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。事實上，如果保護裝置作到能靈敏地反應10mA及以下的零序電流，則其誤動率將明顯增加而難以使用。 (3)對于不設附加接地電容而設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。雖然多采用欠補償，但因供電單元是一隨生產情況而變化的動態(tài)電網，當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。這樣不僅使保護裝置有可能取不出零序電流信號，而且使零序電流的相位又增加了一個變化的因素，使相位的比較鑒別更加困難。所以，在采用方向保護的電網中設置電容電流補償電路是不可取的。附加接地電容器組的每相取值原則是:應不小于供電單元中最長一條線路的每相對地電容值，～?！唧w的零序電流動作值整定數(shù)據(jù)，一般要考慮與傳統(tǒng)的直流檢測式漏電保護動作電阻值相適應，因此對于660V電網可取為35mA左右。這一整定值相當于在C=～,r→∞情況下，電網單相對地電阻降至10～11KΩ之間，漏電保護裝置動作。關于動作值整定的幾點討論(1)虛設整定值的概念35 mA零序電流動作整定值，表面上看是比較適宜。但實際上對保護裝置來說是一虛值。從供電單元的整體概念講。上述整定的具體含義是:當電網總的零序電流達到35 mA時，應立即切斷故障支路的電源。在三相對地電容相等的情況，相當于電網發(fā)生經10～11kΩ電阻接地的臨界漏電故障，這與直流檢測式漏電保護的動作電阻值基本吻合。但在工程實際上，裝于各支路上的零序電流互感器只能反應流經本支路的零序電流，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，因而當保護裝置動作時，實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動作值。最不利的情況是:在放射式電網中，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附加電容的數(shù)值。(2)真實整定值的選擇根據(jù)上面的分析，,就可以將虛設整定值變?yōu)檎鎸嵳ㄖ?，其實不然，這就是方向保護動作值整定的復雜所在。隨著生產過程的變化，供電單元為一動態(tài)電網，其電網長度經常發(fā)生變化，從而使電網的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。在另一極端，當在一很短的支路上發(fā)生漏電故障時，,相應的單相接地過渡電阻值已超出20kΩ。為了照顧變化的兩個極端，真實整定值對于660V電網可整定為20mA，它相當于虛設整定值的數(shù)值范圍40～20mA，亦即電網正常時發(fā)生單相經9～19kΩ電阻接地，保護裝置動作。相應的動作電阻值不固定而且變動范圍較大是采用零序功率方向式漏電保護的一大缺點。顯然，當發(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。雖然真實動作值20mA是固定的，即只要該支路零序電流達到20mA保護裝置就動作，但在不同的參數(shù)組合下，相應的動作電阻卻各不相同，其范圍為9～19kΩ。而且,卻因故障支路的零序電流達不到20mA而不動作。有的情況下雖然Rg還遠高于11kΩ，如118kΩ等，卻因故障支路的零序電流已超出20mA而動作。如何縮小動作電阻值的范圍，很值得作進一步的研討。 零序功率方向式漏電保護具有以下優(yōu)點: (1)保護有較強的橫向選擇性，當支路發(fā)生漏電時，停電范圍很小。在有提高安全性的措施后，設置延時環(huán)節(jié)可使保護還具有縱向選擇性。 (2)由于沒有三相電抗器、零序電抗器等大型元件，故保護裝置易于插件化，裝設于開關或起動器的隔爆外殼內，不需另加隔爆型電氣設備，有利于構成縱、橫向都有選擇性的漏電保護系統(tǒng)。 (3)這種保護方式既可在變壓器中性點不接地的供電系統(tǒng)中使用，又可以在中性點接地的供電系統(tǒng)中使用。 零序功率方向式漏電保護的缺點如下: (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)由于不能設置電容電流補償電路，而要設置附加接地電容器組，故增加了電網的對地電容值，使得漏電電流和人身觸電電流增大，降低了安全性。因此，這種保護方式只能與動作速度快的真空型開關相配合才能保證安全性。 (3)單純設置延時環(huán)節(jié)來達到縱向的選擇性，將使安全性進一步降低。 (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，但隨著電網參數(shù)的變化和故障點的不同，相應的動作電阻值將有較大的變化范圍，這使得設計和調試保護電路都比直流檢測式漏電保護復雜。 (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。單純采用方向保護來構成漏電保護系統(tǒng)其綜合指標將低于原直流檢蕩式漏電保護系統(tǒng)。 前面介紹的兩種漏電保護方式有一個共同的缺點，即對發(fā)生人身觸電斷電后電動機反電勢和電網電容儲能對人體的危害無能為力，因此有必要探索新的保護方式。運行中的電動機突然被切斷電源后，由于機械慣性，電機轉子在短時內將繼續(xù)轉動，其鐵芯剩磁切割定子線圈而產生反電勢，即電動機處于發(fā)電運行狀態(tài)，向電網饋送電能，但因本身得不到能源供應，故一般在數(shù)秒至數(shù)十秒內衰減為零。根據(jù)實測105kW電動機在660v和1140v電網中切除時的反電勢如表22所示。表2—2 105kW電動機斷電后的反電勢 可見，即使是負荷率較高，電動機斷電后1s時的反電勢仍大于l00V，因而會對人身造成危害。此外，反電勢加到漏電處所產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，還來自電網對地電容所儲存的電荷對人體的放電。這兩種因素得即使有檢漏繼電器也并不能完全確保人身及并下的安全。采用旁路接地式漏電保護在一定條件下可以解決上述問題。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線電壓的對稱性，整個電網仍可以帶負荷運行。它的基本設想是。當電網發(fā)生單相漏電或人身觸及一相時，由選相電路選出故障相并由執(zhí)行電路使故障相直接接地(通過預設的接地極)，此時人地電流絕大部分經旁路接地極人地，而漏電處的電流或人身觸電電流則變得很小。接著開關跳閘，切除電源，而瞬間產生的電容放電與電動機反電勢均被旁路，對人身無危害。現(xiàn)有的一些旁路接地式漏電繼電器和實驗裝置，能在30ms以內使故障相可靠接地(井下接地網)，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。正確地選出故障相是實現(xiàn)旁路接地的技術關鍵，目前比較可靠的選相方法有兩種:一種是自然選相法，即利用故障相電壓最低的特點選擇故障相。另一種是移相疊加選相法。 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，當發(fā)生人身觸電時，能在30～50ms內將人身觸電電流降至5～10mA及以下。當發(fā)生單相漏電時能顯著減小漏電處的入地電流，因而限制了裸露的漏電電火花能量。 (2)在一定條件下能有效地削弱斷電后電動機反電勢和電網電容儲能對觸電人員的危害:對反電勢和電容向漏電點的饋送能量，也有同樣的削弱作用。 (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，保護就會動作，旁路分流能作用于供電單元的任何處所。 旁路接地式漏電保護的缺點如下:(1)對故障種類的反應能力不全面，只能保護人身觸及一相和=定范圍內的單相漏電，對其他種類的漏電故障不起保護作用。因此，它不能單獨構成一漏電保護系統(tǒng)。(2)保護無選擇性。(3)準確地選出故障相在技術上有一定的難度，最低幅值選相法不能適應電網參數(shù)和故障程度的變化，只能在一定的條件下采用。移相疊加選相法效果較好，但電路較復雜。(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)調的問題。圖24利用3個整流管的漏電保護的原理 (1)3個整流管Da、Db、Dc分別接到電網的a,b,c三相，另一端聯(lián)接在一起(星形聯(lián)接)，并經繼電器或負載電阻接地。由于變壓器的中性點不接地，經3個整流管整流以后的直流電流，必須流經→大地→電網對地的絕緣電阻、才能返回電源，所以該電流的大小就直接反應了電網對地的絕緣狀況，利用檢測該電流的大小，可以構成這種方式的漏電保護。 (2)特點及應用這種保護方式構成漏電保護裝置結構簡單，不需要另設直流電源，即可獲得直流檢測式漏電保護所具有的保護特性。此外，由于它具有較高的直流電壓，所以能夠較真實地反應電網的絕緣水平。動作值受電源電壓波動的影響較大和對整流管的反向電壓要求較高(﹥)是這種保護方式的缺點，因此它只在電壓較低的地方使用，如在127V煤電鉆綜合保護中采用構成. 利用漏電時零序電壓的大小來反應電網對地的絕緣程度，當零序電壓大到一定程度，就使饋電開關跳閘，這就是零序電壓式漏電保護的原理。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中等，因而一般只用于6kV及以上電網的絕緣監(jiān)視裝置中。 如果電網中發(fā)生了非對稱性漏電故障，就必然會產生零序電壓，此時如果存在零序回路，則在回路將出現(xiàn)零序電流。該電流可以用零序電流互感器檢測出來，并加以利用，使繼電器動作，這就是零序電流式漏電保護的原理。 利用各支路零序電流的方向不同，可以實現(xiàn)放射式電網的橫向選擇性漏電保護。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。目前利用零序電流的大小和方向所構成的選擇性漏電保護裝置，已成功地用于煤礦660kV電網的漏電保護。 動作電阻值不固定，不能保護對稱性漏電故障及不能補償電容電流是這種保護方式的缺點。 所謂自動復電，實際上就是地面供電系統(tǒng)的自動重合閘技術在井下的運用。具有自動復電功能的保護系統(tǒng)，可以減少故障停電時間，提高電網的供電可靠性，并具有選擇性。 (1)工作原理 在一個低壓供電單元中，這種選擇性自動復電漏電保護系統(tǒng)由帶重合閘的饋電開關(總開關應用真空型)，磁力起動器與直流檢測式漏電保護、閉鎖、延時插件等構成。其基本保護原理是:在該供電單元中任何地方發(fā)生任何性質的漏電故障或人身觸電事故時，設在總開關處的直流檢測式漏電保護插件動作，使總開關跳閘斷電，于是單元內所有開關，起動器均失壓脫扣斷電。延時，各處漏電閉鎖電路投人運行，選擇性尋找故障支路，并將故障支路的開關閉鎖。而后約} 12 s，從總開關開始逐級自動恢復其正常部分的供電?？梢?，這種保護方式的實質是斷電后的選擇，即漏電跳閘、選擇性復電。 (2)優(yōu)缺點 自動復電式漏電保護有以下優(yōu)點: 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，不論電網何處發(fā)生什么性質的漏電故障，均能可靠的動作，即在整個保護范圍內無死區(qū)。 由于總開關采用帶重合閘的真空饋電開關，故可滿足對保護系統(tǒng)快速性的要求。一有漏電，總開關就快速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)。更難得的是，由于總開關的快速跳閘，使得保護系統(tǒng)對其他開關、起動器的跳閘速度無過高要求，這特別適用于老設備的改造利用，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。 由于漏電閉鎖和自動復電滿足了保護的橫向選擇性(跳閘后的選擇)，以及總開關跳閘的快速性，故對縱向選擇性的延時電路設計與其他方式相比沒有30 mA、的限制，因為是跳閘斷電后的延時。選擇性復電，故對電路設計和級差的要求大大降低，電路簡單可靠。 顯著減少因漏電故降而停電的時間和范圍 生產與安全在很多情況下是矛盾的。井下若不顧安全，盲目生產可能釀成重大惡性事故。但濫用安全規(guī)定造成頻繁長時間的停電停產，同樣會帶來巨大的經濟損失。另一方面，停電使局部通風機停轉，瓦斯積聚，反過來又嚴重地威脅了礦井的安全。選擇性自動復電漏電保護恰如其分地處理了這一矛盾，并使之在漏電保護領域里達到較理想的統(tǒng)一。黑龍江雞西礦務局恒山礦數(shù)年來的運行經驗表明:類似的漏電保護系統(tǒng)在具有4個支路的采區(qū)變電所內，從整體上說，可縮小事故停電范圍314，節(jié)約查找故障的時何約84 %o，大幅度減少了因漏電而停產的時間，其經濟效益是非常顯著的。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中的電磁重合閘機構外，只采用了直流檢側式漏電保護、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，經濟性和可靠性都較高。易于與過流保護組合成電網緣合保護系統(tǒng)隨著井下過流保護技術的發(fā)展與礦用屏蔽電纜的推廣普及使用，過流保護與漏電保護等組合在一起是井下低壓供電單元保護發(fā)展的必然趨勢，而這種自動復電式漏電保護，由于結構簡單，配合方便，再加上屏蔽電纜的輔佐，將率先與過流保護組合成新的綜合保護系統(tǒng)，使井下的供電安全提高到一個新的水平。自動復電式漏電保護有如下缺點:漏電發(fā)生必先造成全部停電，數(shù)秒后才能自動復電，因此對一些不允許自起動的設備不能采用，必須采用帶重合閘的饋電開關，總開關必須用價格較貴的真空饋電開關，若要應用于老