矿井低压漏电保护研究

摘要:漏电保护是煤矿井下三大重要保护之一,对人身安全和设备的稳定运行起到至关重要的作用。在中性点不接地系统中,单相漏地占绝大多数,尽管它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倍,若不及时处理,极易发展成两相短路,造成更大危害。本文针对矿井低压漏电保护进行研究。
关键词:低压 漏电 动作 保护
0 引言
低压漏电保护的主要作用是:防止人身触电;不间断地监视井下采区低压电网的绝缘状态,以便及时采取措施,防止其绝缘进一步恶化;减少漏电电流引起瓦斯、煤尘爆炸的危险,防止因漏电电流引爆电雷管,防止短路电流所产生的电弧烧穿隔爆型电气设备的外壳,或使其外壳的温度升高超过危险值,引起瓦斯、煤尘爆炸;预防电缆和电气设备因漏电引起的相间短路故障;选择性漏电保护装置的使用;将会缩短漏电的停电范围,并便于寻找漏电故障,及时排除,从而缩短了漏电停电时间。为了防止电网触电及由此造成的危害,以及人触及带电体时造成的触电事故,《煤矿安全规程》规定:低压馈电线上必须装设漏电保护装置或有选择性的漏电保护装置。它可以在设备或线路漏电时,通过保护装置的检测机构获得异常信号,经中间机构转换和传递,然后促使执行机构动作,自动切断电源而起到保护作用。
1 井下低压漏电保护动作分析
根据我国井下低压电网的运行情况,一般认为对低压配电网漏电保护实行三级保护,级数再增加将没有使用意义。实行分级保护的目的是从人身、设备安全和正常用电的角度出发,既要保证能可靠动作,切断电源,又要把这种动作跳闸造成的停电限制在最小范围内。常用的漏电保护装置多为附加直流电源式保护和零序电流保护装置。总保护处安装附加直流电源保护,无论系统发生对称性漏电还是非对称性漏电,保护均能可靠性动作;分支出口处安装零序电流保护作为横向选择性保护的主保护:而漏电闭锁则设置在磁力启动其中,作为最后一级保护,但它在运行中发生漏电情况下却是不动作的,仅仅是作为设备启动前的绝缘检测。
2 井下低压漏电保护存在的问题
目前很多矿井仍然普遍使用检漏继电器和漏电保护单元组成的漏电保护系统,其中零序电压不仅与漏电电阻有关,而且与系统容抗、电网电压有很大关系,由于受系统电压和系统电容的影响,其动作时间误差很大。尽管当时已经调整好分馈和总馈之间的动作关系,但是随着电缆的不断延伸,系统电容也跟着发生变化,当支路漏电时,常常会出现分路开关没有动作,而总开关已经跳闸的误动现象。
在实行分级保护的低压电网中,决定分级的条件是下一级保护器的额定动作时间必须小于上一级保护器的极限不动作时间。对于下级保护,要求其额定动作时间达到最快,从而快速切除故障。对于上一级保护,为保证选择性就需一定的时间延时,以躲过下级保护在动作跳闸时所需时间。然而,据现场调查,目前在一些智能型开关中分支开关跳闸时间超过200ms,则附加直流电源保护的动作时间需加上200ms的固定延时,才能保证选择性。因此当发生对称性漏电、分支保护失效或开关拒动时,总保护动作时间就更长。此时将会使人身触电电流增大,不但不能保证人身安全,更不能防止沼气、煤尘爆炸。
3 提高低压漏电保护准确性的措施
漏电保护的一个重要指标是动作时间,除磁力启动器作为末级保护的漏电闭锁保护要灵敏可靠外,分支馈电的漏电保护动作时间应不大于50ms,总馈的漏电动作时间应设置在250ms,这样才能满足选择性漏电的要求。目前能够满足这种在时间上灵敏动作要求的馈电开关必须选择智能型单片机控制的开关。对系统电容的变化要及时修正。特别是对零序电压法检测漏电支路的方式中,当线路电缆长度增加较大时,此时对地电容电流也加大,则同一漏电电阻时,零序电压降低,漏电保护单元往往出现拒动现象,从而使总馈越级跳电。此时应该适时对系统电容进行修正,从而消除系统电容变化对零序电压的影响。
很多厂家生产的开关对分支馈电的数量也有一定的要求,通过试验得知,当总馈电下面的分路馈电大于10台,分支线路发生漏电时,其对应的分路开关动作会变得迟缓,有时会造成总开关先于分路开关动作,从而引起大范围停掉电事故。在单母线分段供电的情况下,当其中一台进线开关出现故障而需要联络开关合闸时,此时运行开关的附加直流电源会叠加在故障开关的三相电抗器和零序电抗器上,使其所测的漏电电阻值增加,从而有可能使设备拒动。要改变这一现象的途径是分别在两台进线开关后面各增加一台分段开关,当其中一台进线开关停止运行时,其负荷侧所接的分段开关也要分断,这样才可以保证选择性漏电的可靠性。
此外,漏电保护器虽然有效地防止漏电事故的发生,但它仍有不足之处。所以,为了更可靠地保护线路的安全,还应配合采用接地/接零等保护措施,电气设备良好的接地是漏电保护的一种常见措施。如果电气外壳良好接地,当发生漏电时,外壳带电。若人体接触,由于人体电阻远远大于接地电阻,所以漏电电流大部分从接地体流过,从而保护了人的安全。采用这种保护措施时,要确保接地电阻合符标准,还要确保接地的接线端子牢固。开关本身的接地性能要好,一般规定,开关本身接地电阻不得大于4欧,如果接地电阻过大,也容易使漏电电流减小,从而出现拒动现象。
4 结束语
漏电在煤矿井下有着极大的危害性,必须坚持不懈地使用“漏电保护装置”,确保井下用电安全。通过本文的论述,针对井下低压漏电保护的问题所提出的有效措施,对井下供电工作人的有一定的借鉴意义,当然,要有效防范漏电事故的发生,还要提高全民素质,普及安全用电知识:更为重要的是研究、推广有效的漏电保护技术措施,这才是解决问题的根本。

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