煤矿井下高压供电系统漏电保护研究

煤矿井下高压供电系统漏电保护研究

摘 要：本文重点阐述了零序功率方向的漏电保护，以及煤矿井下高压供电系统的漏电保护策略。

关键词：零序功率；漏电保护；煤矿井下；高压

随着科学技术的不断发展，煤矿的机械化程度也再不断的提高，自动化的程度不断增加，煤矿企业井下的高压供电的距离也变得越来越长，这就对矿井的井下供电系统提出更高的要求，其安全性和可靠性的要求随之增高。由于煤矿井下的工作环境十分恶劣，空间狭小，潮湿，井下设备的负荷的波动较大，工作状况也不是很稳定，再加上瓦斯煤尘积聚，一旦发生冒顶事故就会使电气设备的绝缘强度降低，如果电气设备的操作维护人员操作错误或者输电线路中的导线出现断裂，就可能发生漏电故障。如果出现接地故障而不能及时进行排除的话，非故障相的对地电压就会升为线电压，如果长时间运行就可能导致对地绝缘击穿，甚至可能发生三相或两相短路事故。因此，研究高性能的矿井高压供电系统的漏电保护对于煤矿企业来说具有重要的现实意义。

1 煤矿井下漏电保护

煤矿井下漏电是指当电气设备或导线的绝缘损坏或人体触及一相带电体时，电源和大地形成回路，有电流流过的现象。井下常见的漏电故障可分为集中性漏电和分散性漏电两类。集中性漏电是指漏电发生在电网的某一处或某一点，其余部分的对地绝缘水平仍保持正常。分散性漏电是指某条电缆或整个网络对地绝缘水平均匀下降或低于允许绝缘水平。

1.1 漏电的危害

（1）井下工作人员一旦接触到漏电设备或电缆时可能会造成触电伤亡事故；

（2）漏电回路中碰地碰壳的地方可能产生电火花，由于井下空间狭小，有可能引起井下瓦斯煤尘爆炸；

（3）由于漏电回路上的各点存在电位差，一旦电雷管引线两端接触到不同电位的两点，可能使雷管爆炸；

（4）如果电气设备出现漏电故障时，电气设备操作维护人员不能及时进行切断电源，这样可能会演变为短路故障，轻则烧毁电气设备，重则引发火灾。

1.2 漏电的原因

（1）电缆和电气设备长期过负荷运行，使绝缘老化而造成漏电；

（2）运行中的电气设备受潮或进水，造成对地绝缘电阻下降而漏电；

（3）电缆与设备连接时，接头不牢，运行或移动时接头松脱，某相碰壳而造成漏电；

（4）电气设备内部随意增加电气元件，使外壳与带电部分之间电气间隙小于规定值，造成某一项对外壳造成放电而发生接地漏电；

（5）橡套电缆受车辆或其他器械挤压、碰砸等，造成相线和地线破皮或护套损坏，芯线裸露而发生漏电；

（6）铠装电缆受到机械损伤或过度弯曲而产生裂口或缝隙，长期受潮或遭水淋使绝缘损坏而发生漏电；

（7）电气设备内部遗留导电物体，造成某一相碰壳而发生漏电；

（8）如果电气设备接线错误，误将一相火线接地或接头毛刺太长而碰壳，造成漏电；

（9）移动频繁的电气设备的电缆反复弯曲使芯线部分折断，刺破电缆绝缘与接地芯线接触而造成漏电。

2 零序功率的漏电保护实施策略

零序功率的漏电保护实施策略借助零序电压或者是零序电流幅值的改变对供电单元里面是不是出现漏电进行判断，并且借助一系列支路零序电压和零序电流相位的关系对故障支路进行断定，再有选择地对故障进行切除。在电网支路出现人身触电情况或者是漏电故障的时候，取样电路的一系列自由电网当中支路的零序电流以及零序电压的信号，在加以放大整形，通过相位对电路进行有效地比较，以对故障支路进行明确的判断，在最后的时候，将执行电路进行启动以及将故障支路的电源进行切断，有效地进行漏电保护。换言之，是综合性地处理零序电流以及零序电压的相位和幅值，以对故障支路进行断定，从而将故障支路切除。针对中性点不接地的系统来讲，它有着好的选择性和高的灵敏度，这属于零序功率方向的长处。如果可以借助自适应保护原理，跟随电网工作情况的改变整定欠补偿动作值和方式，那么中性点通过消弧线圈对高阻进行并联的接地形式可以跟零序功率方向的漏电保护系统相符合，鉴于此，零序功率方向型已经难以实现选择性的需要，尽管谐波方向的漏电保护可以异样中性点接地电网选择性的需要，可是它的灵敏性不高，因此，要求一种选线准确和高灵敏性的且可以跟异样接地形式相符合的新型煤矿井下高压供电系统的漏电保护。

3 煤矿井下高压供电系统的漏电保护策略

本文思考实施新型的高压电网微机自适应选线漏电保护的策略，通过自适应欠补偿这种方式，实施相敏比较以及随机整定，且它的单元核心部分为微机处理

控制模块，以对电网对地电容加以检测，进而对自动补偿的树枝以及自适应漏电保护整定值进行决定，并且对漏电故障信号当中的零序电流以及零序电压信号进行提取，结合相位以及幅值的改变组合而成选线判据，结合选线判据对漏电故障加以切除。此种漏电保护策略不但符合异样的接地形式，也使得选线的稳定性与灵敏性提高。

3.1 确定消弧线圈补偿抽头

因为电网持续地出现改变，跟旧式固定补偿消弧线圈进行比较，在这里选择的自动跟踪补偿消弧线圈有着很好的调节性。而消弧线圈补偿是指在地和变压器中性点间接一适当的电感，通过电感电流对电容电流和接地点进行抵消。

3.2 整定自适应随机

在上个世纪的80年代提出了自适应继电保护，它的深刻内涵是让保护设施尽量地跟一系列改变的电力系统相符合，使得其保护性能得以改善，也就是可以跟电力系统的故障种类与工作形式相符合，对故障信息进行有效地处理，进而实现保护的目的。跟传统意义上的零序功率漏电保护一样，本实施策略整定涵盖两个方面的完善：一方面是借助自适应欠补偿的形式，在出现单相接地的时候，大致固定在5A—15A的接地电流，并且控制相应的零序电压，这便于设置。另一方面，通过自适应保护原理而进行是整定，也就是在所有的巡检时间段里都将这个时候出现单相接地零序电流与零序电压的大小进行预算，在各自除以2，以此当作是不是出现漏洞的判据，从而使得其灵敏性提高。3.3 确保纵向选择性

我国的煤矿井下高压通常划分成三个级别，也就是采取变电所、矿井中央变电所，地面变电所，为了合乎漏电保护的实际需要，这一系列的变电所都需要将漏电保护设备进行装设，进而使得三级的漏电保护得以形成。

第一级漏电保护设备属于综合性质的，它在采区变电所隔爆型的高压、真空配电箱当中装设，它的目的是为了在采区变电所移向变电站的时出现单相漏电的情景下，此保护设备迅速地动作，借助高压开关对故障支路加以切除，它属于一级性的保护。而煤矿井下的中央变电所属于单独性质的和完整性质的第二级漏电保护设备，它跟高压开关柜合并应用，它的目的是在中央变电所移到采取变电所时出现单相漏电的情况下，将动作延时0.4s-O.5s，借助高压开关柜对故障支路加以有效地解决，进而确保其它支路能够顺利地供电，它属于中央变电所到采取变电所之间的重点保护。在地面变电所当中的第三级漏电保护设备是独立的、完整性的设备，且也是配合高压柜应用。它的目的是为了在地面变电所移到中央变电所出现单相漏电的时候，将动作延时0.9s—1s，借助高压开关柜对故障支路加以有效地解决，进而确保非故障支路能够正常地供电。它属于地面变电所到中央变电所之间的重点保护，并且充当高压供电网络漏点的后备保护以及中央变电所下面线路的后备保护。总而言之，一系列的设备间根据如此的时间配合，在保护上被叫做时限时期原则，结合此种原则的配合，确保了高压漏电保护系统的选择。因为消弧线圈影响，一直在相应范围的欠补偿情况下运行电网，这导致非故障支路零序电流以及故障支路零序电流的相位差比较大，为此，传统意义上的立足于

零序电压相位的相敏比较进而对故障支路加以断定的策略依旧符合，进而确保了选线功能的准确性。

4 结语

总起来说，本文阐述的微机自适应选线漏电保护的方法，不但使得可靠的漏电动作值具备，而且还可以使得电网的漏电保护得以顺利地实现，此种用以保护的策略稳定性高、选线准确、灵敏度高，且跟异样的接地形式相符合，有着非常好的发展前景。

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