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1、煤矿 机电?高压漏?电?保护桑缔及袋窗白守研究煤炭科研总院抚顺分院王瑞年刘延绪新汝矿务局孙慧民【摘要】叙述了煤矿高压电网?一?漏电保护 的原理及应用。它 利用零序电压?和零序电流几在故障线路和非故障线路相位 差?节勺特点实现选择性漏电保护。文中并对有关试验方法作了说明。?关键词】漏电零序电压 零序电流?前言定装置灵敏度时?就以?!?为安全极限值。煤矿?中性点不接地系统的各级高压隔爆开考虑到该装置与煤矿井下高压配电装置配套使关?装置?都配有漏电保护装置。一旦配 出线路发生单相接地漏电保护故障事故?要求立即动作?迅速切断洪电电源或灯光显示。矿井高压漏电保护装置按工作原理分 为零序电流型、零序电压型
2、、零序电流方向型和五次谐波电流方向型。零序电压型不具有选择性的功能,灵敏度低一般用作后备保护?零序 电流型一般用于井下采区变电所的高压配电装置中?主要是靠加大 零序电流的整定值来实 现横向选择性?在井下中央变电所一般不推荐使用?五次谐 波零序电流方向型通过检测接地电流中的高次谐波磁场,即可跟踪线路接地电流通过,快速找到故障点一般推荐应用到地面变电所?零序电流方 向型具有良好的选择性?特别适用煤矿?一?电网要求 实现选择性保护的多配出线路各级开关。我国自?年代矿井高压电网开始采用?一?型小电流接地保护装置以来,现已生产出具有选择性的零序电流方向型漏电保护装置。但在使用中有可靠性低、适应性差等问题
3、。德、英、波兰等主要采 煤国家也普遍采用选择性漏电保护。本文所述 的漏电保护装置是在研究国内外同类产品基础上,采用零序电流方 向型的一种新型高压漏 电保护装置。装置采用合理提高动作值的分级整定方案,使之具有铰高的可靠性和较强 的适应性。用,开关本身的分闸时间为?,保护装置的动作时间为?。这样,从故 障发生到故障切除共需?。因此,漏电保护装置的零序电流?一次电流值?动作值 曾定为?。又因为我国矿井?电网单相接地电流多数在?以下,系统正常运行时不平衡电流很小,不平衡电压亦很小。过去曾一度将漏电保护装置零序电压起动值定为?一?。上述零序电压和零序电流的整定值是否能保证安全 呢?通过以下分析,可得到结
4、论。?人身触电安全参数分析根据理论计算,?电网经人身单相接地电流应按下式进行计算。,?,。,八?,?、?心?心?习?全了?、?一?一?人?占、?山,、月?几夕式中?一单相接地 电阻值?功?一电网每相对地电容?,?相?多年来?在设计煤矿井下低压漏 电保护装置时,都以?电阻来模拟人身电阻,显然,在研究?电网漏 电安全时,也应以此值作为参考。如果我们设 定?电网单相地电流是在?一?这个数值之间变化,那么,单相接地和单相径?接地时的电流值如表?。电网单相接地电流值?表?单相接地 电阻电网对地电容?相?安全参数分析人身触电的安全极限值,与通过人体电流的大小,波形及持续时间有关。参照国外资料,我国在制?!
5、?!?!?!?煤矿机电?从表?可以看出,人身触电电流均大于?,即使保护动作时间为?,也不可能保证实际安全值小于?这个安全值。?瓦斯引爆的安全分析抚顺煤研分院就不同电气参量因漏 电而引起的甲烷爆炸事故进行过试验。发现在?电压下,电网对地 电容为?一?声时,最小引爆 电流为?一?,所以,?电压下漏电电流必然 引起瓦斯爆炸。因此,重要 的是结合我国矿井实际条件,制定出不影响生产又 保证安全的可行措施和手段。“煤矿安全规程”第?、?条严格限定了总回风巷瓦斯不能超过?采区回风巷瓦斯浓度不超过?。这对我们制定保护装置 的技术参数是极 为重要的。煤矿安全规程规定?“矿用高压电网的单相接地电容电流不得超过?。
6、”一般当电网的对地 电容为?荞石时,?系统电容电流已接近?。以?,尸为界计算,不同的对地 电容、接地电阻、零序电压?电压互感器开口三角形输出电压?、零序电流的关系如表?。零序电压?零序电流?表?系统中的高次谐波及每相对地 电容的不对称等因素影响,在 电压互感器开口三角引起的不平衡电压有时高达?以上,不平衡电流有时达?。为此,原中国统配煤矿总公司在?年前后,举办了两次技术交流会,就高压漏 电保护装置使用情况,提出了自己的看法。会议认为,高压漏电保护装置动作值定 为?,?二?巧?是不符合煤矿现场条件的,应该改变。山东肥城局的代表认为零序电压起动值如调整到?,就可以消除“误动现象。两次交流会到会代表
7、来自全国?个省几十个矿共?多人,都希望能得到满足现场需要的检漏装置一无误动,能准确选出故障支路?因此,在本漏电保护装置 中,对动作值作了修正。零序电压动作整定值?零序电流动作整定值?、?、?、?保护动作时间整定值?、?、?、?。犷?一?功?!?!?八?矛一、一,?,?了月矛亨了?,了?由表?可以看出,如要求保护装置检测出?为?的单相 漏 电故 障,那么零序电压不小于?。如以?为动作整定值,当对地电容为?时,保护装置则能检测出?为?的单相漏电故障。在电网正常运行时,山于互感器的制作误差。?电路原理及试验本保护装置由零序 电流回路、零序电压回路、相位比较回路、时间分档及继 电器锁定等单元组成,如图
8、?。当线路发生漏 电或接地时,零序电流和零序电压同时存在?分别通过电流和 电压整定回路,经滤波及波形变换?进行相位比较。如确系被监视线路有故障存在,则比较环节有信号输出?否 则没有信号输出。然后经时间分档?使出口继 电器动作,指示灯有光显示。零序电压?。和零序电流,?分别通过不同的滤波环节消除高次谐波,这样可以根本消除误动及拒动现象。?试验室试验将工作电源?,?!接 于装置的输人电源端,零序电压和零序电流分别接于相应位置。图2为漏电保护装置动作性能试验原理接线图。3.1.1潜动试验零序电流互感器一次侧,0=3A,零序电压回路UO=O,装置不应动作。零序 电压回路加人叽二10 0U,零序电流回路
9、,0=O时,装置不应动作。以上两种 情况,装置的动作时间整定为r=0.1 5,并且拉合工作电源时,装置不应动作。11煤矿机电19 9 4.5高高次谐波波吸吸收回路路整整流稳压压压相位比较较较时间整定定定出口继电电回回回回路路路回路路路器回路路零零序电压压压滤 波波波波形整形形整定回咱咱咱回路路路回路路图l高压漏电保护原理方框图O O O O O O O O O O O令令令令玲今今图2漏电单元试验接线图3.1.2装置灵敏度试验将零序电压UO,零序电流1 0分别调到各整定位零序电压回路加人10 0V,将 动作时间整定为置的1.2倍.装置的动作时间应与各整定 时间档位0.1 5,将零序电流互感器一
10、次侧电流逐渐增加,使装相符,误差为士1 0%。特别是0.1 5档,规定只能小置动作,灯光显示。动作电流值应与各档整定值相于此值。符,允许误差士1 0%。3.1.5电网参数变化时动作性能检验将零序电流互感器一次侧电流增加到略高于装将漏 电保护装置接于有四路出线的模拟试验 台置标度值,动作时间整定为0.15。逐渐增加零序电上,假设N路对地经阻抗接地.改变N路对地电容压U。,直到装置继电器动作,灯光显示。此时,所有值(三相 对称)分别为3拜F、5料F、8解F、1 0拜零序电流档位下,零序电压Uo均不能超过1 2U。F、1 2拜F、1 8拼F、2 1#F,相当于N路电缆 由短3.1.3动作区检验变长。
11、零序电流回路加人额定 电流IA,电压回路加人其中,模拟电压6kv.U。接电压互感器开口三角10 0叽调整移相器使装置动作,动作区应在一2 00-形处,零序电流互感器的一次侧经接口端子申人N1 60泛间变化,动作区不大于1 800 0在动作区外,回路中。在N回路负荷侧漏 电时,装置应准确动装置不应动作。作;在电源侧漏电或其它支路漏电,都不能动作.3.1.4动作时间检验上述试验结果见表3、4、5、6。12煤矿 机电1994.53.2工业 性试验漏 电保护装置于1993年4月 运往山东新汉矿务局张庄矿三立井配 电所,共安装四台,分别装在一2 1 0下井l号,2号,3号及一4 5 0下井l号。经过3个
12、月的运行,未发现误动、拒动现象。该配电所6k V供电网路单相对地 电容值4.5声,单相人为经电阻接地时的零序电压零序电流均经过测定漏电动作整定值的 测定表3潜动试验的侧 定表51234567891 0动动不不020整定值实测值工作区备注肠几吮(V)几(V)起动值时L S倍起动值时565.65.9100I40t=0.15151.0!4.61.0名9014 0152152.16801402542 5.64.41001402562 4.66.5680150结论合格结论合格电网参数变化时漏 电动作性能的测试表6整定值电网电容(拟F)V。(V)Io(A)358101 550.5负荷侧接地6.46.4电裸
13、 侧接地不55552.4 2.41.31.3动漏 电动作时 间的测定表4256负荷侧接地0.5 0.5 0.50.50.50.5 0.40.40.40.4电裸侧接地不动犷。,0时间实测时间(s)备 注结论合格(V)(A)(s)12345注:负荷侧接地指接地动作电阻值(k功.0.550.10.51.1倍零序电流整定值4结论试验室模拟及工业性试验结果表明,本装置将零序电流方向式保护原理与合理的各动作值分级整定方案相结合,具有较高的可靠性和适应性,试运行过程中曾获得现场的好评。本课题是原 中煤总公司1991年下达的行业攻关项目,它克服了原高漏保护装置误动率高、故障支路选择不准的缺点,为生产高可靠性的
14、煤矿高压漏 电保护装置提供了技术基础.0 8 5 20 65 40.0.卜卜0 8 5 20 6 5 40.0.卜L0 85 20 65 40.0.L L0 8 5 20 65 40.0.L L0 8 5 2 0 8 5 40.0.L L0 8习5 2 0 5“U-牡一10才,n气nU、工.U n仙-l八己If工、,山n UJU工甘、.“nl-QU,白,产,石n U工,n UJ.U一U110.10.5152.211.50.080.521.061.52【责任编辑朱士嘉 口0 IJ00哎“砂八UJ.0U l-O U I J J呼,“.Jn.n U 1 1O户J,山,UJnJ.U 1 1甘,.-六凡一,jnJJ八UU2 1夕U,l,Jn一JJ“U-l0.10.52 56.611.5结论合格13