煤礦井下高壓供電系統(tǒng)漏電保護研究

魏　巍

（潞安新疆一礦機運中心,新疆　哈密　839003）

煤礦井下高壓供電系統(tǒng)漏電保護研究

魏巍

（潞安新疆一礦機運中心,新疆哈密839003）

摘要：本文重點闡述了零序功率方向的漏電保護，以及煤礦井下高壓供電系統(tǒng)的漏電保護策略。

關(guān)鍵詞：零序功率；漏電保護；煤礦井下；高壓

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦的機械化程度也再不斷的提高，自動化的程度不斷增加，煤礦企業(yè)井下的高壓供電的距離也變得越來越長，這就對礦井的井下供電系統(tǒng)提出更高的要求，其安全性和可靠性的要求隨之增高。由于煤礦井下的工作環(huán)境十分惡劣，空間狹小，潮濕，井下設(shè)備的負荷的波動較大，工作狀況也不是很穩(wěn)定，再加上瓦斯煤塵積聚，一旦發(fā)生冒頂事故就會使電氣設(shè)備的絕緣強度降低，如果電氣設(shè)備的操作維護人員操作錯誤或者輸電線路中的導(dǎo)線出現(xiàn)斷裂，就可能發(fā)生漏電故障。如果出現(xiàn)接地故障而不能及時進行排除的話，非故障相的對地電壓就會升為線電壓，如果長時間運行就可能導(dǎo)致對地絕緣擊穿，甚至可能發(fā)生三相或兩相短路事故。因此，研究高性能的礦井高壓供電系統(tǒng)的漏電保護對于煤礦企業(yè)來說具有重要的現(xiàn)實意義。

1　煤礦井下漏電保護

煤礦井下漏電是指當(dāng)電氣設(shè)備或?qū)Ь€的絕緣損壞或人體觸及一相帶電體時，電源和大地形成回路，有電流流過的現(xiàn)象。井下常見的漏電故障可分為集中性漏電和分散性漏電兩類。集中性漏電是指漏電發(fā)生在電網(wǎng)的某一處或某一點，其余部分的對地絕緣水平仍保持正常。分散性漏電是指某條電纜或整個網(wǎng)絡(luò)對地絕緣水平均勻下降或低于允許絕緣水平。

1.1漏電的危害

（1）井下工作人員一旦接觸到漏電設(shè)備或電纜時可能會造成觸電傷亡事故；

（2）漏電回路中碰地碰殼的地方可能產(chǎn)生電火花，由于井下空間狹小，有可能引起井下瓦斯煤塵爆炸；

（3）由于漏電回路上的各點存在電位差，一旦電雷管引線兩端接觸到不同電位的兩點，可能使雷管爆炸；

（4）如果電氣設(shè)備出現(xiàn)漏電故障時，電氣設(shè)備操作維護人員不能及時進行切斷電源，這樣可能會演變?yōu)槎搪饭收希p則燒毀電氣設(shè)備，重則引發(fā)火災(zāi)。

1.2漏電的原因

（1）電纜和電氣設(shè)備長期過負荷運行，使絕緣老化而造成漏電；

（2）運行中的電氣設(shè)備受潮或進水，造成對地絕緣電阻下降而漏電；

（3）電纜與設(shè)備連接時，接頭不牢，運行或移動時接頭松脫，某相碰殼而造成漏電；

（4）電氣設(shè)備內(nèi)部隨意增加電氣元件，使外殼與帶電部分之間電氣間隙小于規(guī)定值，造成某一項對外殼造成放電而發(fā)生接地漏電；

（5）橡套電纜受車輛或其他器械擠壓、碰砸等，造成相線和地線破皮或護套損壞，芯線裸露而發(fā)生漏電；

（6）鎧裝電纜受到機械損傷或過度彎曲而產(chǎn)生裂口或縫隙，長期受潮或遭水淋使絕緣損壞而發(fā)生漏電；

（7）電氣設(shè)備內(nèi)部遺留導(dǎo)電物體，造成某一相碰殼而發(fā)生漏電；

（8）如果電氣設(shè)備接線錯誤，誤將一相火線接地或接頭毛刺太長而碰殼，造成漏電；

（9）移動頻繁的電氣設(shè)備的電纜反復(fù)彎曲使芯線部分折斷，刺破電纜絕緣與接地芯線接觸而造成漏電。

2　零序功率的漏電保護實施策略

零序功率的漏電保護實施策略借助零序電壓或者是零序電流幅值的改變對供電單元里面是不是出現(xiàn)漏電進行判斷，并且借助一系列支路零序電壓和零序電流相位的關(guān)系對故障支路進行斷定，再有選擇地對故障進行切除。在電網(wǎng)支路出現(xiàn)人身觸電情況或者是漏電故障的時候，取樣電路的一系列自由電網(wǎng)當(dāng)中支路的零序電流以及零序電壓的信號，在加以放大整形，通過相位對電路進行有效地比較，以對故障支路進行明確的判斷，在最后的時候，將執(zhí)行電路進行啟動以及將故障支路的電源進行切斷，有效地進行漏電保護。換言之，是綜合性地處理零序電流以及零序電壓的相位和幅值，以對故障支路進行斷定，從而將故障支路切除。針對中性點不接地的系統(tǒng)來講，它有著好的選擇性和高的靈敏度，這屬于零序功率方向的長處。如果可以借助自適應(yīng)保護原理，跟隨電網(wǎng)工作情況的改變整定欠補償動作值和方式，那么中性點通過消弧線圈對高阻進行并聯(lián)的接地形式可以跟零序功率方向的漏電保護系統(tǒng)相符合，鑒于此，零序功率方向型已經(jīng)難以實現(xiàn)選擇性的需要，盡管諧波方向的漏電保護可以異樣中性點接地電網(wǎng)選擇性的需要，可是它的靈敏性不高，因此，要求一種選線準(zhǔn)確和高靈敏性的且可以跟異樣接地形式相符合的新型煤礦井下高壓供電系統(tǒng)的漏電保護。

3　煤礦井下高壓供電系統(tǒng)的漏電保護策略

本文思考實施新型的高壓電網(wǎng)微機自適應(yīng)選線漏電保護的策略，通過自適應(yīng)欠補償這種方式，實施相敏比較以及隨機整定，且它的單元核心部分為微機處理控制模塊，以對電網(wǎng)對地電容加以檢測，進而對自動補償?shù)臉渲σ约白赃m應(yīng)漏電保護整定值進行決定，并且對漏電故障信號當(dāng)中的零序電流以及零序電壓信號進行提取，結(jié)合相位以及幅值的改變組合而成選線判據(jù)，結(jié)合選線判據(jù)對漏電故障加以切除。此種漏電保護策略不但符合異樣的接地形式，也使得選線的穩(wěn)定性與靈敏性提高。

3.1確定消弧線圈補償抽頭

因為電網(wǎng)持續(xù)地出現(xiàn)改變，跟舊式固定補償消弧線圈進行比較，在這里選擇的自動跟蹤補償消弧線圈有著很好的調(diào)節(jié)性。而消弧線圈補償是指在地和變壓器中性點間接一適當(dāng)?shù)碾姼?，通過電感電流對電容電流和接地點進行抵消。

3.2整定自適應(yīng)隨機

在上個世紀(jì)的80年代提出了自適應(yīng)繼電保護，它的深刻內(nèi)涵是讓保護設(shè)施盡量地跟一系列改變的電力系統(tǒng)相符合，使得其保護性能得以改善，也就是可以跟電力系統(tǒng)的故障種類與工作形式相符合，對故障信息進行有效地處理，進而實現(xiàn)保護的目的。跟傳統(tǒng)意義上的零序功率漏電保護一樣，本實施策略整定涵蓋兩個方面的完善：一方面是借助自適應(yīng)欠補償?shù)男问剑诔霈F(xiàn)單相接地的時候，大致固定在5A—15A的接地電流，并且控制相應(yīng)的零序電壓，這便于設(shè)置。另一方面，通過自適應(yīng)保護原理而進行是整定，也就是在所有的巡檢時間段里都將這個時候出現(xiàn)單相接地零序電流與零序電壓的大小進行預(yù)算，在各自除以2，以此當(dāng)作是不是出現(xiàn)漏洞的判據(jù)，從而使得其靈敏性提高。

3.3確?？v向選擇性

我國的煤礦井下高壓通常劃分成三個級別，也就是采取變電所、礦井中央變電所，地面變電所，為了合乎漏電保護的實際需要，這一系列的變電所都需要將漏電保護設(shè)備進行裝設(shè)，進而使得三級的漏電保護得以形成。

第一級漏電保護設(shè)備屬于綜合性質(zhì)的，它在采區(qū)變電所隔爆型的高壓、真空配電箱當(dāng)中裝設(shè)，它的目的是為了在采區(qū)變電所移向變電站的時出現(xiàn)單相漏電的情景下，此保護設(shè)備迅速地動作，借助高壓開關(guān)對故障支路加以切除，它屬于一級性的保護。而煤礦井下的中央變電所屬于單獨性質(zhì)的和完整性質(zhì)的第二級漏電保護設(shè)備，它跟高壓開關(guān)柜合并應(yīng)用，它的目的是在中央變電所移到采取變電所時出現(xiàn)單相漏電的情況下，將動作延時0.4s-O.5s，借助高壓開關(guān)柜對故障支路加以有效地解決，進而確保其它支路能夠順利地供電，它屬于中央變電所到采取變電所之間的重點保護。在地面變電所當(dāng)中的第三級漏電保護設(shè)備是獨立的、完整性的設(shè)備，且也是配合高壓柜應(yīng)用。它的目的是為了在地面變電所移到中央變電所出現(xiàn)單相漏電的時候，將動作延時0.9s—1s，借助高壓開關(guān)柜對故障支路加以有效地解決，進而確保非故障支路能夠正常地供電。它屬于地面變電所到中央變電所之間的重點保護，并且充當(dāng)高壓供電網(wǎng)絡(luò)漏點的后備保護以及中央變電所下面線路的后備保護。總而言之，一系列的設(shè)備間根據(jù)如此的時間配合，在保護上被叫做時限時期原則，結(jié)合此種原則的配合，確保了高壓漏電保護系統(tǒng)的選擇。因為消弧線圈影響，一直在相應(yīng)范圍的欠補償情況下運行電網(wǎng)，這導(dǎo)致非故障支路零序電流以及故障支路零序電流的相位差比較大，為此，傳統(tǒng)意義上的立足于零序電壓相位的相敏比較進而對故障支路加以斷定的策略依舊符合，進而確保了選線功能的準(zhǔn)確性。

4　結(jié)語

總起來說，本文闡述的微機自適應(yīng)選線漏電保護的方法，不但使得可靠的漏電動作值具備，而且還可以使得電網(wǎng)的漏電保護得以順利地實現(xiàn)，此種用以保護的策略穩(wěn)定性高、選線準(zhǔn)確、靈敏度高，且跟異樣的接地形式相符合，有著非常好的發(fā)展前景。

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