侯顺
淮北矿业集团公司朔石矿业西部井，安徽淮北 235052
摘要：本文分析一种带选择性漏电保护馈电开关的技术改造措施。
关键词：井下；漏电选择性保护；装置改造
引言：漏电保护是煤矿井下的三大重要保护之一，它对人身安全和设备的稳定运行起到重要作用。但是，长期以来低压设备的漏电保护都是低压总开关采用附加直流电源保护方式。其漏电保护全面，能保护整个低压系统，动作也灵敏可靠。只是供电系统中某一线路或设备出现漏电时，将造成整个系统停电，严重影响正常生产。而在中性点不接地系统中，单相漏地占多数。它虽不破坏系统的对称性，但非漏电相对地电压会增加为原来的3倍，如不及时处理，极易发展成两相短路，危害更大。有选择性的漏电保护装置虽性能优越，但还是存在问题，亟待技术改造。
1.井下漏电保护的基本要求与措施
1）井下漏电保护的基本要求。漏电保护属继电保护范畴，应具有继电保护所有的普遍特征（安全性、可靠性、选择性和可靠性等）。安全性：即人身触电电流过大时会造成重大危害，漏电保护的作用就是保证触电事故发生到电源被切除的时间乘以流过的电流所得到的值在合理范围内（＜30mA/s）。此外，对单相接地和其它漏电故障发生时，漏电保护要能确保接地点的漏电火花能量＜0.28MJ。可靠性：在发生漏电故障时，漏电装置能做到准确接收信号，不该发生漏电故障作用的时候则不能误动。灵敏性：发生漏电时，保护装置能在第一时间内做出迅速反映。选择性：漏电发生时，漏电保护装置只会对供电单元中漏电部分进行切除，非漏电部分不切除。
2）漏电保护的常见类型。常见类型：附加电源直流检测式漏电保护、零序电流式漏电保护、零序电压式漏电保护、无附加电源直流检测式漏电保护、旁路接地式漏电保护和零序功率方向式漏电保护等。
3）井下常用的漏电保护措施。①保护措施：对附加电源直流检测式漏电保护措施：原理是直流继电器KD中电流值在直流电压V恒定时，随r值的改变而改变。KD在r下降到一定程度时将有所动作，常开接点接通自动馈电开关的分励脱扣线圈，自动馈电开关跳闸，起漏电保护作用。它能全面保护，动作发出无死区，不会受故障发生地点与部位等影响。缺点是保护无选择性，电容电流补偿具有静态性，保护装置动作过长。②各类漏电保护分析。A.零序电流式漏电保护：原理是作用对象为电网，非对称性漏电现象一旦发生，在电网中立即产生电压，并出现零序电流。该电流在电路发生互感作用，取值加以利用，驱动继电器，实现漏电保护。B.零序电压式漏电保护：三相对地电压在电网发生非对称性漏电时，会出现不平衡，有零序电压，达到一定数值时，执行回路动作，使馈电开关跳闸，实现漏电保护。C.无附加电源直流检测式漏电保护：该漏电保护装置结构简单，具有较高直流电压，与电网三相分别连接的三个整流管构成。另端与电阻接地，经三个整流管的直流电流，必须流经电阻R。电网中电流的大小直接反映电网与地面的绝缘程度。在检测直流电流大小的同时，能起到很好的漏电保护作用。D.旁路接地式漏电保护：该保护具有很好的安全性能，能有效削弱断电后电机反电势和电网分布电容储能，可大大降低人员触电危害。它是通过检测选相器起作用，检测到电网的一相出现相连时就自动发出动作指令，并瞬间执行电路强使故障相旁路接地，利用专设的接地极电阻分流，降低漏电点电流。E.零序功率方向式漏电保护：零序功率方向漏电保护具有很强的横向选择性，电网非对称性漏电时，由取样电路分别从电网中取出零序电压和各支路的零序电流信号，经放大整形后，由相位比较电路判断故障支路，最后启动执行电路，切断故障支路的电源，实现有选择性的保护。
2.一种带选择性漏电保护开关存在的问题
1）存在的问题。
一般井下采区变电所的变压器担负整个采区低压供电，输出侧只有一台总开关，其他为支路开关。若总开关采用附加直流电源的漏电保护，其他支路开关则无漏电保护。供电系统出现漏电或绝缘电阻值过低时，总开关能自动切断电源，低压系统全部无电。这不利于生产与安全。支路开关若具有选择性漏电保护，发生漏电故障时，支路开关应能迅速切除故障设备或线路，尽量减小停电范围。总开关可作为后备保护。因此，选用带选择性漏电保护的馈电开关，能解决改问题。像KBZ-500/1140(660)带选择性漏电保护馈电开关，在安装调试的中，做漏电实验就发现了一些问题：①支路开关采用该保护方式，在支路开关做漏电实验有时不跳闸，总开关跳闸。没能起选择性漏电保护作用。②总开关采该保护方式，做漏电实验动作时间太长（2s～6s间甚至拒跳），起不到漏电保护作用。
2）选择性漏电保护的原理。该保护多利用零序电流信号方向原理。系统发生漏电故障时三相电路不对称，必有零序电流。此电流通过电网对地绝缘电阻和分布电容构成回路。发生单相漏电故障时，零序电流互感器的一次侧中流过3倍的零序电流，在二次侧产生电流回路，与馈电开关的保护跳闸接通，使之跳闸。由于各支路的对地电容都存在，在某支路发生单相漏电或接地故障，其他支路的零序电流互感器中的零序电流由自身的电容决定。漏电支路零序电流互感器中的零序电流是其他支路电流之和。所以利用零序电流的大小不同，可使故障支路与非故障支路区分开，实现有选择性漏电保护。
3.带选择性漏电保护开关改进措施
1)增强零序电流保护。可在馈出线上三相并联0.22μf电容一组。支路开关漏电检测回路采用零序电流型原理。当漏电时，零序电流信号由零序电流互感器采样后进入综合保护器，检测到本支路零序电流大小不同后使之动作，开关跳闸。而其他支路开关中的零序电流没异常则不会动作。原实验，支路出现漏电零序电流互感器检测不到零序电流，也就不能跳闸。若电缆较短，分布电容值较小，零序电流互感器就检测不到零序电流，即使系统漏电开关也不跳闸。经分析，并联电容后漏电，零序电流变大，可被互感器检测到，经判断后就可以立即跳闸。
2)改进动作时长。总开关用附加直流电源保护方式，做漏电实验时动作时间太长，是因受支路开关影响。开关出厂时已把附加直流电源保护线路接通，而作支路开关使用时，其附加直流系统与总开关相互影响，使得动作时间长，甚至拒动作。只要把支路开关的三相电抗器到综合保护器的连线甩开，并做绝缘处理。即把支路开关的附加直流电源保护回路断开，避免附加直流系统对总开关的干扰，使总开关的附加直流电源保护回路正常运行。支路开关的选择性，与本开关附加直流系统无关。
3)动作时间调节。改造后总开关可实现漏电保护，动作时间50～500ms可调，支路开关可实现选择性漏电，动作时间30～330ms可调。对660V的主电路漏电保护动作时间≯80ms。为避让支路开关选择性漏电保护时间，总开关的漏电动作时间应大于支路的动作时间。通常总开关延长到200ms，选择性漏电保护＜80ms。支路线路发生漏电，开关跳闸，不影响其他支路。即使支路开关拒动，总开关还可起到后备保护。
4.改造后的效果评价
①改后通过人工漏电实验，用11kΩ电阻，在每个支路的最远点进行，各支路开关都能迅速跳闸，不影响其他开关。在总开关的负荷侧做实验，也能顺利实现漏电保护。②经一段时间跟踪效果，出现漏电支路开关都能迅速跳闸，可以实现选择性漏电保护效果。
结束语：煤矿井下漏电往往单纯靠一种漏电保护很难达到预期效果，选择多种漏电保护方案比较可靠，但要注意相互影响。不同厂家制造的产品可能有差异性，分析注意其原理，再做实验，直到应用可行为止。
参考文献:
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