煤矿低压电网选择性漏电保护措施

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业煤矿低压电网选择性漏电保护措施绪 论漏电保护是保证煤矿井下安全供电的三大保护（过流保护、漏电保护、保护接地）之一，是防止人身触电的重要措施。一个年产百万吨矿井的高、低压电缆分布于整个矿井。总长度可达几十甚至上百公厘，与瓦斯接触机会很多，而电缆一旦被砸或者被挤压，容易引起漏电。当煤矿工人碰到被机械砸伤或绝缘损坏的电气设备或电缆时，则会引起触电事故，漏电流流入大地产生电火花有可能酿成火灾或瓦斯、煤尘爆炸。威胁人身安全。因此，做好煤矿井下供电低压漏电保护是煤矿安生生产的重要一

2、环。矿井电网运行的经验证明，无论是高压还是低压，电气故障发生机率是很高的。我国的煤矿安全规程规定，矿井变电所的高压馈电线上应装设选择性的检漏保护装置；井下低压馈电线上应装设带有漏电闭锁的检漏保护装置。漏电保护的目的是通过切断电源来防止人身触电伤害和漏电电流引发的电气事故。矿井漏电保护作为一个学科分支，首次使用是在1930年的英国，50年代我国开始使用，随着采煤技术机械化的不断提高，对供电可靠性的依赖也越大，供电系统尤其是低压供电系统中电气故障的80%是漏电故障。目前，我国普遍使用选择性漏电保护装置，对提高矿井低压电网供电的可靠性和安全性都起着重大的作用。选择性漏电保护可以使漏电故障的停电范围缩

3、小，便于寻找和消除故障点，提高供电的可靠性，对安全生产有利。总之漏电保护是煤矿井下供电系统的重要保护之一。第一章 漏电的危险性及预防漏电是指当中性点不接地系统中的一相、两相或三相对地总绝缘电阻下降到危险值以下时，若发生一相接地故障，漏电电流将很大，会造成人身触电伤亡，引煤瓦斯或煤尘，引起火灾等重大事故。第一节人身触电及预防当人身接触到带电导体或接触到因绝缘损坏而带电的电气设备的金属外壳时，便可能造成触电事故。煤矿井下的巷道多小，接触电气设备的机会较多，触电后摆脱也相对困难得多，因此，造成触电伤害的可能性也较大。造成人身触电的危害的因素触电对人体组织的破坏过程很复杂，造成触电危害的因素也很多，最

4、主要的有：一是通过人体的触电电流的大小，二是作用时间的长短。研究结果表明流经人体的电流与作用时间的乘积小于50mAs时对人体来说是安全的。但考虑到流过故障点的电流不点燃电雷管而引燃瓦斯和煤尘。取一定的安全系数，1975年煤炭工业部正式确认把人体触电电流与作用时间的乘积规定为30mAs为安全值。因此从保护人身触电安全的角度出发，30mAs是规定漏电保护装置主要技术指标的依据。二、人体的安全电阻 人体电阻指电流经过的人体组织的电阻总和，它包括两部分：即体内电阻和皮肤电阻。一般条件下，人身电阻主要由皮肤电阻决定。由于煤矿井下潮湿，且工人劳动繁重，出汗多，所以，我们把在井下工作的人体电阻定为80015

5、00，通常取1000为计算参考值。三、人身触电的预防 存在两种可能，一种是人身接触到正常情况下不带电，由于绝缘损坏可能带电的各种电气设备的金属外壳，二是人身接触到正常带电的导体。对于第一种情况，只要对电气设备的金属外壳采取有效的保护接地措施，便对防止人身触电的伤亡危险。对于一种情况，采取措施比较多，主要是装设灵敏可靠的漏电保护装置，一旦发生漏电或人身触电事故，立即切除故障去路电源，以保证人身的安全。第二节漏电保护对煤矿安全生产的作用防止漏电引燃瓦斯和煤尘当空气中的瓦斯浓度在5%-15%，并遇到点火源时，便会引起爆炸。因此防止瓦斯可从两方面采取措施，一是加强通风，降低瓦斯浓度。二是控制井下各种引

6、爆的火源。二、防止漏电引爆电气雷管漏电的作用可能会造成电气雷管不适时的先期引爆造成重大故障。漏电保护可以消除漏电的存在，因此，可以避免由于漏电引爆电气雷管带来的灾难。由于一般引爆电气雷管的电流（大于300mA）大于人身触电安全电流，因此，满足人身触电无伤亡要求的漏电保护必然能防止漏电引爆电气雷管。三、防止漏电烧损电气设备在高压，由于电网分布电容大，电压高漏电大，发生故障事态大，容易烧毁电气设备。对于低压电路，由于漏电小，一般不能直接烧毁电气设备。但是，由于漏电的存在，电气设备局部发热使其绝缘局部老化加剧，必将大大缩短电气设备的寿命。而漏电保护则使电网不可能长时间地存在漏电，因此，可有效地防止漏

7、电烧损电气设备。第三章选择性漏电保护原理第一节概述选择性漏电保护是指，当电网的某一个支路发生漏电故障时，漏电保护系统仅使开关切断漏电故障所在支路，并保证非漏电故障支路正常供电。由此可见，选择性漏电保护的优点是明显的，由于它只切断漏电故障所在支路，而保证了非漏电故障支路的正常供电，因此，由漏电故障而引起的停电范围大大减小，提高了供电的可靠性。此外，选择性漏电保护还有助于寻找漏电故障，便于迅速处理，有利于提高生产效率。目前，有两种方式可以达到选择性漏电保护的效果。一是带自动重合闸的漏电保护，二是选择性漏电保护系统。第一种结构复杂，运行维护相对困难些，造价也比较高，因此，这一方式很少采用。第二种以其

8、高灵敏的动作性能，作为直接接触电击保护的有效措施，正确使用漏电保护系统，预防电气各类事故的发生，提高配电系统运行的可靠性。第二节漏电保护器的分类按漏电保护装置中间环节的结构分电磁式漏电保护装置和电子式漏电保护装置。按结构特征分类分开关型漏电保护装置、组合型漏电保护装置（漏电保护继电器）和漏电保护插座。按动作时间可将漏电保护装置分为快速动作型漏电保护装置、延时型漏电保护装置和反时限型漏电保护装置。按动作灵敏度可将漏电保护装置分为高灵敏度型漏电保护装置、中灵敏度型漏电保护装置和低灵敏度型漏电保护装置。随着科学技术的发展，计算机控制技术已渗透到各工业领域，并占据着工业控制领域的主导地位。20世纪90

9、年代初，我国相继出现了智能型真空馈电开关，如BKD3-400Z/660(380)和BKD4-400（200）Z/1140（600）隔爆型智能真空馈电开关，它以单片机作为中央控制单元，配以必要的外围接口电路和信号检测与处理电路，便可完成矿井低压电网的2级选择性漏电、对称短路、不对称短路、断相、过载和过电压等保护功能。该开关中的漏电保护系统由基于附加直流检测的总漏电保护和基于零序电流方向判断的分支漏电保护组成，既可完成井下低压电网单相漏电时横向选择性和纵向选择性功能，又能保证电网对称漏电时保护动作电阻值的稳定性。由于横向选择性漏电保护采用全波相位比较，并且采用了零序电压加速电路，所以分支线路保护的

10、动作时间小于30ms,干线保护动作时间小于200ms,在总馈电开关漏电信号检测电路中，采用了RC滤波和双T滤波电路，滤除了迭加于直流检测回路的交流高次谐波，再配以软件的非线性补偿，保证了漏电动作电阻值的稳定性。漏电保护系统的动作可靠性至关重要。它是衡量保护系统性能优劣的主要标志之一。煤矿井下存在着大量干扰信号，直接威胁着单片机的工作可靠性。因此在漏电保护系统中建立了二级后备保护，即总漏电保护单元作为分支漏电保护单元的一级后备，漏电闭锁作为分支漏电单元的二级后备。虽然这样会扩大停电范围，但提高了人身触电的安全性。另外，由于电网的零序电压和零序电流之间的相位随电网参数而变化，所以将零序电压变换成脉

11、冲序列，将零序电流变换成方波信号，可扩大比较范围，提高动作可靠性。除此之外，利用软件的闭锁、记性、和滤波功能，也能使漏电动作的可靠性得到提高。在此综合保护系统中，建立了良好的人机界面。多功能显示屏在开关合闸前，循环显示电网的绝缘状态、动作整定值和开关的工作状态。开关合闸后，正常工作时循环显示电网的工作参数和对地的绝缘水平。故障跳闸后循环显示故障参数和故障状态，从而大大提高了判断故障和排除的效率。自适应漏电保护是20世纪80年代提出的一个较新的研究课题。此种保护能根据电力系统运行情况和故障状态的变化而实时改变保护原理、性能、特性和定值。自适应保护并不是一个新概念。但计算机及相关技术在继电保护中的

12、应用为自适应继电保护的发展创造了非常好的条件。第三节漏电保护器的主要技术参数第一额定漏电动作电流30mAs;第二是额定频率为50Hz;第三是额定电压为220V或380V第四节漏电保护器的原理电压型保护器接于变压器中性点和大地间，当发生触电时中性点偏移对地产生电压，以此来使保护动作切断电源，但由于它是对整个配变低压网进行保护，不能分级保护，因此停电范围大，动作频繁，所以已被淘汰。脉冲型电流保护器是当发生触电时使用三相不平衡漏电流的相位、幅值产生的突然变化，以此为动作信号，但也有死区。判断漏电的标准是指流进和流出的电流必须相等，否则就判定为漏电。漏电保护器的工作原理主要包括检测元件（零序电流互感器

13、）、中间环节（包括放大器、比较器、脱扣器等）、执行元件（主开关）以及试验元件等几个部分。如下：图1图1检测元件是一个零序电流互感器（如图2）。被保护的相线、中性线穿过环形铁心，构成了互感器的一次线圈，缠绕在环形铁芯上的绕组构成了互感器的二次线圈，如果没有漏电发生，这是流过相线、中性线的电流向量和等于零，因此在二次线圈上也不能产生相应的感应电动势。如果发生了漏电，相线、中性线的电流向量和不等于零，就产生感应电动势，这个信号就会被送到中间环节进行进一步的处理。图2（2）中间环节通常包括放大器、比较器、脱扣器，当中间环节为电子式时，中间环节还要辅助电源来提供电子电路工作所需的电源。中间环节的作用就是

14、对来自零序互感器的漏电信号进行放大和处理，并输出到执行机构。（3）执行机构用于接收中间环节的指令信号，实施动作，自动切断故障处的电源。（4）由于漏电保护器是一个保护装置，因此应定期检查其是否完成、可靠。试验装置就是通过试验按钮和限流电阻的串联，模拟漏电路径，以检查装置能否正常动作。1、半导体式漏电保护原理在机电式漏电保护的基础上，我国曾先后开发了6种不同型号的检漏继电器，如JY82J型、JL80型、JL83型、JL82型和JJKB30型。它们的基本工作原理与JY82型相同，都是基于附加直流检测原理的。但在不同程度上克服了后者所存在的缺陷。首先是使用了半导体元件，使检测灵敏度大大提高，而且将继电

15、器置于控制回路中，使动作稳定性有所改善。另外在检测电路中使用了无级可调电容电流补偿回路，减小了人身触电的危险性。2、半导体式漏电保护特性分析半导体式漏电保护无论在保护性能上还是动作指标上都优于机电式漏电保护。正是由于半导体器件及小规模集成电路的应用，才使得矿井低压电网选择性漏电保护得以实现，并与基于附加直流检测原理构成的漏电保护一起组成了两级漏电保护系统，弥补了单一漏电保护所存在的缺陷。这种漏电保护系统具有相对稳定的动作电阻值，在电网绝缘对称下降时，尽管动作时间长，但也能使馈电开关跳闸，而且增加了横向选择性漏电保护功能，使漏电故障的判断和排除时间大为减小，提高了生产效率。除此之外，在该漏电保护

16、系统中增加了漏电闭锁功能，保证在馈电开关送电之前，能对电网的绝缘水平进行监视。在上述各种半导体式漏电保护装置中，由于工作原理不同，所以其保护特性也有所不同，JL80型、JJKB30型等基于附加直流检测的漏电保护尽管在动作值的稳定性上有所提高，但仍然不具有选择性漏电保护功能，而且动作时间较长，有时长达200ms，BJJ2型检漏继电器解决了选择性漏电保护的问题，但仍然需要与馈电开关配合使用，接线比较复杂，而且漏电动作时间达不到30ms的要求，BJJ4型检漏继电器有效地解决了人身触电的安全性和动作时间长之间的矛盾，但其保护原理实质上是零序电压保护原理，所以其动作电阻值不可能固定不变，另外它只能对单相

17、漏电或人身触电事故起保护作用。而且，如果电网绝缘阻抗对称下降，甚至降低至零，旁路接地部分也不会动作，因此它必须与其他漏电保护配合使用时才能反映绝缘电阻对称下降故障。3、机电式漏电保护3.1机电式漏电保护原理 机电式漏电保护是矿井低压电网漏电保护技术发展的基础。前苏联研制成功的后来被我国广泛采用的机电式保护装置，是基于附加直流检测的PYB型防爆漏电继电器，我国改造后的型号为JY82型检漏继电器，这种检漏继电器的保护原理如图1机电式漏电保护原理图1图中，T为电源变压器，TR为三相电抗器，ZR为零序电抗器，C0为隔直电容器，K为千欧表，RL为直流继电器，E为直流检测电源，I为直流检测回路中的检测电流

18、，rA、rB、rC分别为三相电网对地的绝缘电阻，CA、CB、CC分别为三相电网对地的分布电容。由图中可知，直流检测电源E无论通过三相电抗器组成的人为中性点还是变压器自然中性点，均可形成直流检测回路。由于检测回路中三相电抗器、零序电抗器、千欧表和直流继电器的直流电阻相对稳定，所以检测回路中的电流大小能反映三相电网对地的绝缘水平，当电网绝缘电阻下降到一定程度或电网发生漏电故障时，检测电流将大于直流继电器的动作电流，继电器会立即动作，其常开或常闭接点通过自动馈电开关的分励脱扣线圈或无压释放线圈使自动开关跳闸，达到漏电保护的目的。3.2机电式漏电保护的特性分析 根据机电式漏电保护原理，在电网电压对称的

19、情况下，漏电保护装置具有稳定的漏电动作值，实际上，当电网对地绝缘阻抗不平衡时，即使电源电压对称也会有交流电流经三相电抗器、零序电抗器流进直流继电器RL的线圈回路，使其工作受到交流电流的影响。于是动作电阻值不再恒定，它不仅受到绝缘电阻不对称程度的影响，而且要受三相电网对地分布电容的影响，尽管在检测回路中接入直电容C0，但对漏电电流中容性分量的补偿也是有限的。 在漏电检测回路中，由于动作元件是直流继电器，所以其动作电流值直接影响漏电动作电阻值。引起直流继电器（RL）动作电流值变化的因素有继电器本身的机电特性变化（如机构不灵活、摩擦力变化、返回弹簧的弹性改变及铁芯中出现剩磁等）和运行维护方面的原因（

20、如悬挂位置不正确、偏离垂直状态）。由此可见，机电式漏电保护动作电阻值分散性较大，准确性较差。 串接于漏电检测回路中的千欧表实际上是刻度为电阻的直流毫安表，其读数直接反映该回路的电流大小。由于直流检测电流与总绝缘电阻有直接关系，因此可用电流的大小来表示绝缘电阻的大小。一般情况下，直流电压是经整流桥获得的。所以，千欧表的读数会受电网电压波动的影响，更为严重的问题是，当直流电压为零或检测回路断开时，千欧表读数为无穷大，这给人们一种错觉，认为此时绝缘非常良好，但如果此时发生人身触电事故，检漏继电器则可能因此而拒动。采用附加直流电源进行工作的机电式检漏继电器存在动作没有选择性的问题，因为当井下电网的任何

21、地方发生漏电故障时，直流检测电流都可能形成通路，使检漏继电器动作。由此可见，基于附加直流电源检测的机电式检漏继电器并不能从根本上解决矿井电网的漏电保护问题。第五节漏电保护器的故障1、漏电保护器的误动作误动作是指线路或设备未发生预期的触电或漏电时漏电保护装置产生的动作。（1）由漏电装置本身引起误动作的主要原因是：本身质量问题和装置在设计上存在的缺陷。（2）由线路原因引起误动作的原因主要有：接线错误、冲击过电压、不同步合闸、大型设备启动和绝缘恶化。2、漏电保护装置的拒动作它是指线路或设备已发生预期的触电或漏电而漏电保护装置却不产生预期的动作。拒动作较误动作少见，然而其带来的危险不容忽视。造成拒动作

22、的原因主要有：（1）接线错误。错将保护线也接入漏电保护装置，从而导致拒动作。（2）动作电流选择不当。额定动作电流选择过大或整定过大，从而造成拒动作。（3）线路绝缘阻抗降低或线路太长。第六节漏电开关的安装运行1、漏电开关安装环境的选择以下场所不得安装漏电开关：1消防水泵电流。2防盗系统电源。3公共场所的照明电源。4建筑物内不允许断电的线路上。安装漏电开关的条件：1外磁场的场强不大于5倍地磁场。2环境温度在-25到40度。3环境相对湿度在90%以内。4海拔高度在200m以内。5没有明显振动的场所。6二类手持电动机工具安装漏电开关的漏电动作电流不大于15mA。购买漏电保护器时应购买具有生产资质的厂家产品，且产品质量检测合格。应根据保护范围、人身设备安全和环境要求确定漏电保护器的电源电压、工作电流、漏电电流及动作时间等参数。电源采用漏电保护器做分级保护时，应满足上、下开关动作的选择性。一般上一级漏电保护器的额定漏电电流不小于下一级漏电保护器的额定漏电电流，这样既可以灵敏地保护人身和设备安全，又能避免越级跳闸，缩小