磁力起動器的漏電保護(hù)畢業(yè)論文

1、<p>　　論文題目：磁力起動器的漏電保護(hù)</p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　簡述了漏電的概念、產(chǎn)生原因、危害、對漏電保護(hù)的研究，分析對比了漏電保護(hù)的原理、分析了電網(wǎng)單相接地故障時(shí)零序電流分布情況，得出了采用零序電流方向保護(hù)原理來選線的方案。以零序電流和電壓相位的關(guān)系作為漏電選線的直接依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對電網(wǎng)漏電的選擇性保護(hù)。該方法不

2、需要快速傅立葉分析、計(jì)算有功功率等復(fù)雜的設(shè)計(jì)運(yùn)算，簡化了設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)具有簡單，判斷迅速，靈敏的特點(diǎn)。</p><p>　　選擇性漏電保護(hù)是指當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生漏電故障時(shí)，能夠有選擇地發(fā)出故障信號或切斷故障支路電源申范圍，不便于尋找漏電故障而非故障部分繼續(xù)土作。從而減小故障停電范圍，便于尋找漏電故障，縮短漏電停電時(shí)間，提高了供電的可靠性。</p><p><b>　　關(guān)鍵詞：</b&

3、gt;</p><p>　　漏電 、零序電流 、零序電流方向保護(hù)原理、供電可靠性</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1引言1</b></p><p><

4、b>　　1.2選題背景2</b></p><p>　　1.3課題研究意義2</p><p>　　1.4產(chǎn)生漏電的原因3</p><p>　　1.5井下低壓電網(wǎng)發(fā)生漏電的危害4</p><p>　　1.6選擇性漏電保護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀5</p><p>　　1.7漏電保護(hù)的要求5</p>

5、;<p>　　1.8本文的主要研究內(nèi)容及工作任務(wù)7</p><p>　　第二章 漏電保護(hù)原理9</p><p>　　2.1附加電源直流檢測式漏電保護(hù)9</p><p>　　2.1.1保護(hù)原理9</p><p>　　2.1.2動作值整定11</p><p>　　2.1.3評價(jià)11</p&g

6、t;<p>　　2.2零序功率方向式漏電保護(hù)12</p><p>　　2.2.1保護(hù)原理12</p><p>　　2.2.2動作值整定14</p><p>　　2.2.3評價(jià)15</p><p>　　2.3旁路接地式漏電保護(hù)16</p><p>　　2.3.1保護(hù)原理16</p>

7、<p>　　2.3.2故障相的選擇方法17</p><p>　　2.3.3評價(jià)17</p><p>　　2.4其他漏電保護(hù)方式簡介17</p><p>　　2 4.1利用3個(gè)整流管的漏電保護(hù)17</p><p>　　2.4.2序零電壓式漏電保護(hù)18</p><p>　　2.4.3零序電流式漏電保護(hù)

8、18</p><p>　　2.4.4自動復(fù)電式漏電保護(hù)18</p><p>　　第三章 漏電保護(hù)的硬件設(shè)計(jì)21</p><p>　　3.1漏電保護(hù)原理的分析21</p><p>　　3.2硬件的設(shè)計(jì)22</p><p>　　3.2.1信號的采集23</p><p>　　3.2.2漏電

9、信號采集、處理單元電路24</p><p>　　3.2.3變壓器25</p><p>　　3.2.4互感器26</p><p>　　3.2.5單相橋式整流電路27</p><p>　　3.2.6單片集成穩(wěn)壓電源28</p><p>　　3.2.7雙電壓比較器電路—LM39330</p><

10、;p><b>　　第四章 調(diào)試32</b></p><p><b>　　第五章 總結(jié)33</b></p><p><b>　　致謝34</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)35</b></p><p>　　附錄1 漏電信號采集、處理電

11、路36</p><p>　　附錄2 信號的采集和直流穩(wěn)壓電源37</p><p>　　附錄3 英文譯文38</p><p><b>　　譯文38</b></p><p><b>　　原文41</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b&g

12、t;</p><p>　　磁力起動器（又稱電磁起動器），是由交流接觸器和熱繼電器組裝在鐵殼內(nèi)，與控制按鈕配套使用的起動器。用以對籠型電動機(jī)作直接起動或正反轉(zhuǎn)控制。電磁起動器中的的熱繼電器起過載保護(hù)作用。接觸器兼起欠壓和失壓保護(hù)作用。配以帶熔絲的閘刀開關(guān)作隔離開關(guān)后，又有了短路保護(hù)。如果配的熱繼電器帶有斷相保護(hù)裝置，則電磁起動器還起斷相保護(hù)作用。這樣，電磁起動器就有了較完善的保護(hù)功能。</p><

13、;p>　　智能磁力起動器主要用于煤礦井下一些小型設(shè)備,控制電機(jī)的啟動和停止，如小水泵、風(fēng)扇和小型刮板運(yùn)輸機(jī)等,作為短路保護(hù)。</p><p><b>　　1.1引言</b></p><p>　　漏電的定義：在電力系統(tǒng)中，當(dāng)帶電導(dǎo)體對大地的絕緣阻抗降低到一定程度，使經(jīng)該阻抗流入大地的電流增大到一定程度，我們就說該帶電導(dǎo)體發(fā)生了漏電故障，或者說該供電系統(tǒng)發(fā)生了漏電故

14、障。流入大地的電流，叫做漏電電流。日常所見到的架空線路離地面很高，但空氣也是一種絕緣物質(zhì)，對電有一定的絕緣電阻，加上沿線對地的分布電容，所以正常時(shí)帶電的架空導(dǎo)線上也有微小的泄漏電流經(jīng)空氣人地，不過其數(shù)值很小，一般可以忽略不計(jì)，這種現(xiàn)象不能稱作漏電故障。電纜線路和各種電氣設(shè)備與架空線路一樣，正常運(yùn)行時(shí)也有微小的泄漏電流人地，同樣不能說它們發(fā)生了漏電故障。具體地，當(dāng)人地電流由于某種原因增大至數(shù)十毫安、數(shù)安培甚至數(shù)十安培時(shí)，線路或電氣設(shè)備就可

15、能已發(fā)生了漏電故障。當(dāng)入地電流增大至數(shù)百安培及以上時(shí)，它又超出了漏電故障的范圍，進(jìn)人過流(短路)故障的范圍。</p><p>　　漏電電流與正常的泄漏電流之間沒有嚴(yán)格的界限，這種界限還與電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、電壓等級、中性點(diǎn)接地方式等因素有關(guān)。漏電保護(hù)裝置的動作值往往就是這種界限的標(biāo)志;同樣，漏電電流與短路電流之間也沒有嚴(yán)格的界限，而過流保護(hù)裝置的動作值往往就是這種界限的標(biāo)志。</p><p>　　

16、在中性點(diǎn)直接接地的低壓供電系統(tǒng)中，如果一相帶電導(dǎo)體直接與大地接觸，這時(shí)流入地中的電流通過大地，接地極、供電變壓器繞組及導(dǎo)線構(gòu)成回路，由于元件的阻抗都很小，因而回路中將產(chǎn)生很大的電流，可達(dá)數(shù)百、數(shù)千安培，此時(shí)，有關(guān)的過流保護(hù)裝置將動作，切斷故障線路的電源。這種故障不屬于漏電故障的范圍，通常稱之為單相接地短路。但是，若在該系統(tǒng)中發(fā)生一相帶電導(dǎo)體經(jīng)一定數(shù)值的過渡阻抗接地(如人體電阻等)，人地電流就小多了，其值常不足1A，此時(shí)過流保護(hù)裝置根本不

17、會動作，而漏電保護(hù)裝置則應(yīng)該動作，所以說，這種故障又屬于漏電故障的范圍。</p><p>　　在中性點(diǎn)絕緣(不接地)的低壓系統(tǒng)中，若發(fā)生一相帶電導(dǎo)線直接或經(jīng)一定的過渡阻抗接地，則流人地中的電流只能通過電網(wǎng)三相對地電容和對地絕緣電阻而與變壓器中性點(diǎn)構(gòu)成回路。由于電網(wǎng)對地阻抗很大，故入地電流也常不足1A，過流保護(hù)裝置不動作，這種情況屬于漏電故障。至于中性點(diǎn)經(jīng)高阻抗接地或經(jīng)消弧線圈接地的供電系統(tǒng)，其情況與中性點(diǎn)絕緣的供

18、電系統(tǒng)類似，只是人地電流稍大一些，當(dāng)發(fā)生一相帶電導(dǎo)線直接或經(jīng)一定的過渡阻抗接地時(shí)，都屬于漏電故障。</p><p>　　對于目前國內(nèi)井下廣泛采用的變壓器中性點(diǎn)絕緣的供電系統(tǒng)，漏電故障的明確定義:在中性點(diǎn)絕緣的供電系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地(包括直接接地和經(jīng)過渡阻抗接地)或兩相、三相對地的總絕緣阻抗下降到危險(xiǎn)值的電氣故障就叫做漏電故障，簡稱漏電。顯然，在這種供電系統(tǒng)中，人身觸及一相帶電導(dǎo)體的情況，屬于單相經(jīng)過渡阻抗接地，

19、對人來說是發(fā)生了觸電，對整個(gè)供電系統(tǒng)來說就是發(fā)生了漏電。</p><p>　　漏電的種類：根據(jù)煤礦井下電網(wǎng)的實(shí)際情況，漏電故障可分為集中性漏電和分散性漏電兩類。所謂集中性漏電，是指發(fā)生在電網(wǎng)中某一處或某一點(diǎn)、而其余部分的對地絕緣水平仍然正常的漏電。所謂分散性貓電，是指整條線路或整個(gè)電網(wǎng)的對地絕緣水平均勻下降到低于允許水平的漏電。集中性漏電又分為長期集中性漏電、間歇集中性漏電和瞬間集中性漏電3種類型。長期集中性漏電

20、是指電網(wǎng)中的某一設(shè)備或電纜，由于某種原因使絕緣擊穿或帶電導(dǎo)體碰殼而造成的漏電故障，如果沒有相應(yīng)的保護(hù)裝置，或者保護(hù)裝置拒動，這種漏電故障將長期存在。間歇性漏電，一般指電網(wǎng)內(nèi)某臺設(shè)備的負(fù)荷端，如磁力起動器負(fù)荷側(cè)的電纜和末端的電動機(jī)，由于某種原因使絕緣擊穿、帶電導(dǎo)體碰殼而發(fā)生的漏電故障，這種漏電故障的存在與磁力起動器的停、送電狀態(tài)有關(guān)，如果磁力起動器合閘，這部分線路就發(fā)生漏電，如果磁力起動器分閘，其漏電故障就消失。瞬間集中性漏電，主要指人員

21、或其他接地的導(dǎo)體偶爾觸及設(shè)備的帶電部分后，立刻又?jǐn)[脫或分開的情況。</p><p><b>　　1.2選題背景</b></p><p>　　漏電保護(hù)是保證煤礦井下安全供電的三大保護(hù)(保護(hù)接地漏電保護(hù)和過流保護(hù))之一，是防止人身觸電的重要措施。我國礦井下的工作環(huán)境比較潮濕，相對濕度往往高達(dá)95%以上，為此，對其使用的電氣設(shè)備和電纜的絕緣提出較高的要求。盡管如此運(yùn)行中的電

22、氣設(shè)備及其供電電纜，由于工作環(huán)境惡劣，漏電現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。因此，裝設(shè)漏電保護(hù)裝置對礦井安全生產(chǎn)尤為重要主要體現(xiàn)在：</p><p>　　(1)防止漏電流引燃瓦斯和煤塵，當(dāng)空氣中的瓦斯?jié)舛仍?%～15%，氧氣濃度適當(dāng)，并遇上點(diǎn)火源時(shí)，便會引起爆炸。電纜與其他井下電氣設(shè)備相比更易受損。當(dāng)電纜受損后，由于絕緣被破壞，便有漏電流。漏電流就有可能成為點(diǎn)火源。由于瓦斯的可能點(diǎn)燃能量很低，僅為0.28mJ。因此，及時(shí)有效的漏電保

23、護(hù)裝置可降低漏電流引燃瓦斯、煤塵的可能性。</p><p>　　(2)防止漏電流燒損電氣設(shè)備對于高壓電路，由于電網(wǎng)分布電容大、電壓高、漏電流大。因此，漏電流的長期存在可燒毀電氣設(shè)備。尤其是橡膠電纜，如果單相 漏電故障不及時(shí)處理，則其漏電流可能會使電纜的絕 緣受損而發(fā)展成兩相短路，使故障事態(tài)擴(kuò)大。對低壓電 路，由于漏電流小，一般漏電流不能直接燒毀電氣設(shè)備。但是由于漏電流長期存在，電氣設(shè)備局部發(fā)熱使其絕緣局部老化加劇

24、，必將大大縮短電氣設(shè)備的壽命，而漏電保護(hù)則使電網(wǎng)不可能長時(shí)間地存在漏電流。因此，可有效地防止漏電流燒損電氣設(shè)備。</p><p><b>　　1.3課題研究意義</b></p><p>　　我國煤礦井下低壓電網(wǎng)的中性點(diǎn)全部為不接地方式，漏電是井下低壓電網(wǎng)的主要故障形式之一，約占其總故障的70%左右，它不但會導(dǎo)致人身觸電事故，還會形成單相接地，進(jìn)而發(fā)展成為相間短路，由此

25、引發(fā)的電弧會造成瓦斯和煤塵爆炸。漏電保護(hù)的原理和裝置的種類較多，但從適用于井下低壓電網(wǎng)的漏電保護(hù)原理來看，目前主要有以下幾種：附加直源檢測保護(hù)原理、零序電壓保護(hù)原理、旁路接地式保護(hù)原理、零序電流大小及零序電流方向保護(hù)原理。前三種保護(hù)原理為 非選擇性漏電保護(hù)，供電電網(wǎng)的任何地方出現(xiàn)漏電故障，保護(hù)裝置即動作并切除整個(gè)工作面電網(wǎng)，且無法確定故障支路。后兩種保護(hù)原理為選擇性漏電保護(hù)，可以判斷出故障支路，有選擇地將故障支路切除。但是，隨著礦井規(guī)模

26、的擴(kuò)大，供電系統(tǒng)復(fù)雜性的提高，對漏電保護(hù)提出了更高的要求。因此，研究選擇性漏電保護(hù)理論與技術(shù)應(yīng)用對礦井安全生產(chǎn)具有重要意義。</p><p>　　本論文的研究對象是井下中性點(diǎn)不接地的低壓電網(wǎng)系統(tǒng)，研究重點(diǎn)主要放在 發(fā)生單相漏電故障時(shí)。通過對中性點(diǎn)不接地低壓電網(wǎng)的漏電分析，提出基于零序電流方向保護(hù)原理的的選線漏電保護(hù)方案，實(shí)現(xiàn)礦井低壓電網(wǎng)的選擇性漏電保護(hù)。</p><p>　　1.4產(chǎn)生漏電

27、的原因</p><p>　　井下低壓供電系統(tǒng)中發(fā)生漏電的原因，大致有以下幾個(gè)方面。</p><p>　　電纜或電氣設(shè)備本身的原因</p><p>　　敷設(shè)在井下巷道內(nèi)的電纜，由于井下環(huán)境潮濕，且運(yùn)行多年，其絕緣老化或潮氣人侵，引起絕緣電阻下降，使正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)對地的絕緣阻抗偏低而發(fā)生漏電。在這種供電系統(tǒng)中，還會因偶然的過電壓沖擊，使絕緣水平較低處發(fā)生擊穿，產(chǎn)生集中性

28、漏電。</p><p>　　開關(guān)設(shè)備長期使用，接線板潮濕可能造成漏電;其內(nèi)部元件(主要是控制變壓器、接觸器、繼電器、線圈等)或?qū)Ь€，因某種原因使絕緣惡化、導(dǎo)線頭碰殼也會造成漏電;自動饋電開關(guān)中的過流繼電器，當(dāng)調(diào)整螺桿擰得過低時(shí)也會因相對地放電而造成漏電。</p><p>　　長期使用的電動機(jī)，工作時(shí)發(fā)熱膨脹，繞組有一定的范性形</p><p>　　變，停機(jī)后冷縮而形

29、成縫隙，井下潮氣、煤塵容易侵人，久而久之，就會因絕緣受潮、繞組散熱不良等原因使絕緣材料變質(zhì)、老化而造成漏電。此外，電動機(jī)內(nèi)部接頭脫落，使一相導(dǎo)線接觸金屬外殼而產(chǎn)生的漏電也較常見。</p><p>　　(2)因施工安裝不當(dāng)引起漏電</p><p>　　電纜施工接線錯(cuò)誤，如誤將相線與地線相接，通電后就會發(fā)生漏電;橡套電纜接頭違反施工工藝要求，如采用了“雞爪子”、“羊尾巴”和明接頭等，這些接法都

30、破壞了橡套的絕緣，在井下潮氣的侵蝕下易發(fā)生漏電，此外，這些接法的機(jī)械強(qiáng)度都較低，容易被拉斷而造成漏電。</p><p>　　電纜與設(shè)備連接時(shí)，由于芯線接頭不牢，封堵不嚴(yán)、壓板不緊，運(yùn)行或移動時(shí)造成接頭脫落或接頭松動，使相線與金屬外殼直接搭接而漏電，或者是因接頭發(fā)熱過度使絕緣損壞而漏電口</p><p>　　橡套電纜懸掛方法違反規(guī)定，采用鐵絲或銅絲懸掛，時(shí)間一長因橡套強(qiáng)度低使鐵絲或銅絲嵌人絕

31、緣層內(nèi)，接觸芯線而產(chǎn)生漏電。</p><p>　　井下并道狹窄，油浸紙絕緣愷裝電纜在巷道內(nèi)敷設(shè)或進(jìn)出俐室時(shí)轉(zhuǎn)彎非常不便。從保護(hù)絕緣的愿望出發(fā)，要求電纜在轉(zhuǎn)彎或盤繞時(shí)，其曲率半徑不得小于電纜外徑的15倍，否則就容易把電纜內(nèi)部的絕緣層折裂;但是在實(shí)際敷設(shè)時(shí)人們很少注意這一要求，或是現(xiàn)場情況無法滿足這一要求，因而使電纜的絕緣層受損，運(yùn)行時(shí)間一長，就可能發(fā)生漏電。</p><p>　　開關(guān)或其他電

32、氣設(shè)備的內(nèi)部接線錯(cuò)誤，或接線頭松脫碰殼，當(dāng)合閘通電時(shí)便發(fā)生漏電。</p><p>　　(3)因管理維護(hù)不當(dāng)引起漏電</p><p>　　由于管理不嚴(yán)，電纜被埋壓或脫落浸泡于水溝中。電纜被埋壓后其熱量不易散發(fā)，時(shí)間一久將使絕緣老化而漏電;電纜浸泡于水中，由于受井下水的酸性侵蝕及滲透作用，也會使絕緣因受潮而漏電。</p><p>　　電氣設(shè)備長期過負(fù)荷運(yùn)行造成絕緣老化損

33、壞而漏電。</p><p>　　電動機(jī)因長期被煤石堵塞風(fēng)道，造成通風(fēng)不良而發(fā)熱使絕緣老化受損而漏電。</p><p>　　對已受潮或遭水淹的電氣設(shè)備，未經(jīng)嚴(yán)格的于燥處理和對地絕緣電阻、耐壓試驗(yàn)，又投人運(yùn)行，極有可能發(fā)生漏電或其他電氣故障。</p><p>　　(4)因維修操作不當(dāng)引起漏電</p><p>　　井下巷道狹窄，環(huán)境較暗，工人工作時(shí)

34、勞動工具(鍬、鎬、釬等)易將電纜割傷或碰傷，造成漏電。此外，采掘機(jī)械移動時(shí)，由于司機(jī)人員照顧不到，使供電電纜受到拉、擠、壓、絞等作用，也可能造成漏電。</p><p>　　在并下進(jìn)行冷、熱補(bǔ)橡套電纜和澆灌電纜接頭時(shí)，由于線芯連接不牢固、絕緣膠澆灌不均勻，以及硫化熱補(bǔ)或冷補(bǔ)質(zhì)量低劣、故在運(yùn)行期間芯線接頭容易發(fā)熱，使油和絕緣膠往外滲漏，嚴(yán)重時(shí)就會產(chǎn)生漏電。</p><p>　　開關(guān)設(shè)備檢修后，

35、殘留在開關(guān)內(nèi)的線頭、金屬碎片等未能清掃干凈，或?qū)⑿×慵c電工工具等忘在開關(guān)內(nèi)，如果這些東西碰到相線，送電后就會發(fā)生漏電。</p><p>　　修理電氣設(shè)備時(shí)，由于停送電操作錯(cuò)誤、帶電操作或施工不慎，可能造成人身觸及一相而漏電。</p><p>　　開關(guān)分、合閘時(shí)，由于滅弧機(jī)構(gòu)有故障，造成電弧熄滅困難，電弧接觸外殼而漏電。此外，當(dāng)發(fā)生漏電而切斷總電源后，為尋找漏電支路而分別強(qiáng)行送電也是造成重

36、復(fù)漏電的原因。</p><p>　　(5)因意外事故引起漏電</p><p>　　井下電纜常因頂板失落、礦車出軌、支柱傾倒等意外機(jī)械事故所損傷而導(dǎo)致漏電。</p><p>　　井下電纜因短路故障造成局部對地絕緣損壞，當(dāng)處理短路故障后未經(jīng)對地絕緣電阻側(cè)定而恢復(fù)送電時(shí)，就會發(fā)生漏電。</p><p>　　大氣過電壓沿下共電纜人侵，擊穿其對地絕緣而

37、發(fā)生漏電。</p><p>　　1.5井下低壓電網(wǎng)發(fā)生漏電的危害</p><p>　　煤礦井下低壓電網(wǎng)大部分在采區(qū)，環(huán)境條件惡劣，又是工人員和生產(chǎn)機(jī)械比較集中的地方，電網(wǎng)若發(fā)生漏電，將導(dǎo)致危險(xiǎn)。</p><p><b>　　(1)人身觸電</b></p><p>　　當(dāng)電氣設(shè)備因絕緣損壞而使外殼帶電，而工作人員又接觸此外

38、殼時(shí)，就會導(dǎo)致人身觸電事故，此時(shí)人地電流的一部分將要從人體流過，其數(shù)值大到一定程度就會造成工作人員的傷亡。工作人員觸及刺破橡套電纜外護(hù)套而暴露在空氣中的芯線是一種更加嚴(yán)重的人身觸電，此時(shí)，入地電流絕大部分流經(jīng)人體，因而對工作人員的危險(xiǎn)性更大。</p><p>　　(2)引起瓦斯及煤塵爆炸</p><p>　　我國大部分煤礦都有瓦斯和煤塵爆炸的危險(xiǎn)，當(dāng)井下空氣中瓦斯或煤塵達(dá)到爆炸濃度且有能量

39、達(dá)到D. 28 m1的點(diǎn)火源時(shí)，就會發(fā)生瓦斯或煤塵爆炸。井下的點(diǎn)火源大都是電火花，而漏電所產(chǎn)生的電火花則占有相當(dāng)?shù)谋壤?，?dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地或設(shè)備發(fā)生單相碰殼時(shí)，在接地點(diǎn)就會產(chǎn)生電火花，若此電火花具有足夠的能量，就可能點(diǎn)燃瓦斯和煤塵。</p><p>　　(3)燒損電氣設(shè)備，引起電火災(zāi)</p><p>　　長期存在的漏電電流，尤其是兩相經(jīng)過渡電阻接地的漏電電流，在通過設(shè)備絕緣損壞處時(shí)將散發(fā)出

40、大量的熱，使絕緣進(jìn)一步損壞，甚至使可徽性材料(如非阻燃性橡套電纜)著火燃燒。在井下，“雞爪子鉀接頭處所用的絕緣膠布就容易著火燃燒。</p><p><b>　　(4)引起短路事故</b></p><p>　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有3a%的單相接地故障發(fā)展為短路的原因是很簡單的。長期存在的漏電電流及電火花使漏電處的絕緣進(jìn)一步損壞，最后危及相間絕緣而造成短路。</p>

41、<p><b>　　(5)產(chǎn)重影響生產(chǎn)</b></p><p>　　按規(guī)程要求，一旦電網(wǎng)發(fā)生漏電，就必須停電處理，因而嚴(yán)重影響生產(chǎn)，降低煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。漏電故障的處理少則數(shù)小時(shí)，長則達(dá)幾個(gè)班次，有的工作面幾乎每班都發(fā)生漏電停電事故。另一方面，停電使局部通風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，通風(fēng)惡化，瓦斯積聚，反過來又威脅了礦井的安全。</p><p>　　1.6選擇性漏電保護(hù)的

42、發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　漏電保護(hù)的主要目的是通過切斷電源的操作來防止人身觸電傷亡和漏電 電流引爆瓦斯煤塵。我國對漏電保護(hù)的研究是從煤礦井下低壓電網(wǎng)的漏電保護(hù)開 始的，至今已有四十余年的歷史。四十年的實(shí)踐證明，它對我國礦井安全供電發(fā) 揮了巨大的作用 。它已成為我國礦井安全供電的不可缺少的組成部分。正因?yàn)樗诎踩╇姺矫孀饔弥卮螅虼?，漏電保護(hù)已陸續(xù)在各行各業(yè)的供電網(wǎng)中安家落戶。早在20世紀(jì)30年代，英國就在磁

43、力啟動器中裝設(shè)了漏電保護(hù)裝置，但這種漏電保護(hù)裝置只適用于變壓器中性點(diǎn)直接接地的供電系統(tǒng)。由于變壓器中性點(diǎn) 直接接地供電系統(tǒng)在供電安全方面顯示出它的一些弱點(diǎn)，這種供電系統(tǒng)后來在 礦井電網(wǎng)中被逐漸淘汰。1949年前蘇聯(lián)開始研制中性點(diǎn)不接地供電系統(tǒng)使用的 漏電保護(hù)裝置(PYB型防爆漏電繼電器)，采用的是附加直流源的原理。同時(shí)，西德、波蘭、日本等國也先后開發(fā)出適合于本國礦井供電系統(tǒng)的漏電保護(hù)裝置。我 國在20世紀(jì)50年代初，引進(jìn)了蘇聯(lián)的漏電保護(hù)

44、裝置，并在礦井中推廣應(yīng)用。同時(shí)進(jìn)行了仿制，形成JY82型隔爆檢漏繼電器產(chǎn)品，一直延用到80年代末，甚至有的礦井現(xiàn)在還在使用。隨著煤炭生產(chǎn)機(jī)械化程度的提高，這種產(chǎn)品就逐漸不能 </p><p>　　選擇性的漏電保護(hù)是指當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生漏電故障時(shí)，能夠有選擇地發(fā)出故障信號 或切斷故障支路電源。選擇性漏電保護(hù)系統(tǒng)是漏電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢，是防止人身觸電的重要保護(hù)措施。它可以保證只切除漏電故障線路和設(shè)備，非故障部分繼續(xù)工作，減

45、小故障停電范圍，而且便于尋找漏電故障，縮短漏電停電時(shí)間，提高供電的可靠性。選擇性漏電保護(hù)作為一門綜合性學(xué)科隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步在不斷地發(fā)展。</p><p>　　1.7漏電保護(hù)的要求</p><p>　　井下的空氣潮濕，空間狹窄，盡管在選擇電氣設(shè)備和電纜時(shí)對其絕緣性能及等級做了嚴(yán)格要求，運(yùn)行的電氣設(shè)備及其供電電纜漏電和單相接地的可能性仍然很大;特別是工作面的電纜，由于移動、被砸、碰、擠壓的機(jī)

46、會較多，極易損壞，漏電的可能性就更大。一旦發(fā)生漏電，就可能導(dǎo)致人身觸電、火災(zāi)、爆炸，相間短路導(dǎo)致事故擴(kuò)大等惡性事故，所以，井下許多供電設(shè)備規(guī)定應(yīng)裝設(shè)漏電保護(hù)裝置。磁力啟動器是礦井供電系統(tǒng)中控制電動機(jī)的電控設(shè)備，其性能優(yōu)劣直接關(guān)系著電動機(jī)運(yùn)行的可靠性和安全性。從漏電保護(hù)種類、性能及相關(guān)因素對磁力啟動器的要求出發(fā)，對現(xiàn)有漏電保護(hù)方式進(jìn)行詳細(xì)分析。漏電保護(hù)裝置必須具備下列性能，保障系統(tǒng)的可靠性、安全。</p><p>

47、　　(1)可靠性：漏電保護(hù)裝置的任務(wù)是保障供電安全，因此保護(hù)動作應(yīng)可靠，不拒動，也不誤動作，也就是說一旦具有動作條件，保護(hù)裝置應(yīng)可靠動作，而條件不具備時(shí)則不動作。這樣才能提高供電系統(tǒng)的本質(zhì)可靠性，縮短采礦、運(yùn)輸?shù)裙こ痰耐９r(shí)間，防止事故蔓延，限制故障的破壞范圍.</p><p>　　(2)選擇性：對設(shè)備對地漏電或線路單相接地保護(hù)要具有選擇性，也稱動作的選擇性。即按規(guī)定的時(shí)限僅切斷漏電設(shè)備或故障線路，并且在故障狀態(tài)

48、及故障狀態(tài)以后，不向非損壞接線開關(guān)發(fā)出切斷指令。有了選擇性功能以后，在被保護(hù)范圍以內(nèi)的故障就能及時(shí)地被發(fā)現(xiàn)，防止了向事故設(shè)備或線路再送電，而在被保護(hù)范圍以外或無漏電故障時(shí)，保護(hù)裝置不動作，從而提高了可靠性和安全性.</p><p>　　(3)靈敏性：保護(hù)裝置的靈敏性(也稱靈敏度)是指對被保護(hù)電氣設(shè)備可能發(fā)生的故障和不正常的運(yùn)行方式的反應(yīng)能力。為了使保護(hù)裝置在故障時(shí)能起到保護(hù)作用，要求保護(hù)裝置應(yīng)有較好的靈敏性。由于

49、靈敏性用靈敏度系數(shù)來表示，它決定于在被保護(hù)范圍內(nèi)金屬性接地時(shí)接地電流的計(jì)算值與保護(hù)裝置動作電流值的比值。對于反映中性點(diǎn)絕緣的架空網(wǎng)絡(luò)為>1.5。電纜網(wǎng)絡(luò)為:>1.25。變壓器低壓側(cè)為1.25--1.5。接地電流的計(jì)算值是在基頻電流條件下根據(jù)最不利的故障形式來確定的。針對網(wǎng)絡(luò)可能發(fā)生的狀態(tài)，保護(hù)裝置的靈敏度以大于2為宜，因?yàn)樵谶@種條件下，保護(hù)裝置所處的狀態(tài)不僅能反映金屬性接地故障，而且還能反映接觸電阻接地故障，其中單相接地電流

50、的數(shù)值比金屬性接地電流的數(shù)值要小，而且與網(wǎng)絡(luò)的電容值有關(guān).</p><p>　　(4)快速性：快速切除短路故障可以減輕電流對電氣設(shè)備的破壞程度，加速恢復(fù)供電系統(tǒng)正常運(yùn)行的過程，減小對用戶的影響。要求對于礦井lOkV電壓的配電線路，整個(gè)切斷時(shí)間不應(yīng)超過0.2秒，實(shí)際上配電設(shè)備開關(guān)實(shí)際切斷時(shí)間以及保護(hù)裝置的動作時(shí)間之和可能大于0.2秒，這樣就達(dá)不到保護(hù)效果。為減少動作時(shí)間，要求保護(hù)裝置不應(yīng)過于復(fù)雜，必要時(shí)甚至可以通過

51、犧牲保護(hù)裝置的可靠性達(dá)到這一點(diǎn).</p><p>　　(5)自檢性：自檢性功能是指在任何時(shí)間和條件下，保護(hù)裝置都能對本身的各個(gè)環(huán)節(jié)及單元的完好情況進(jìn)行自檢，以保證漏電保護(hù)裝置能時(shí)刻有效地對被保護(hù)對象的漏電故障進(jìn)行監(jiān)測和保護(hù)。目前國內(nèi)外絕大多數(shù)的漏電保護(hù)裝置均具備此功能。對配電要求不高的場合應(yīng)盡量少使用此功能，甚至簡化不用.</p><p>　　(6)閉鎖性：漏電閉鎖環(huán)節(jié)是保護(hù)網(wǎng)絡(luò)在送電前發(fā)

52、生漏電或運(yùn)行中發(fā)生接地故障跳閘后均能閉鎖，不允許在故障狀態(tài)下合閘送電，以免故障范圍擴(kuò)大.</p><p>　　1.8本文的主要研究內(nèi)容及工作任務(wù)</p><p>　　本論文的研究對象是井下中性點(diǎn)不接地的低壓電網(wǎng)系統(tǒng)，研究重點(diǎn)主要放在發(fā)生單相漏電故障時(shí)。通過對中性點(diǎn)不接地低壓電網(wǎng)的漏電分析，提出了基于附加直流電源檢測和零序電流方向的漏電保護(hù)判據(jù)。</p><p>　　

53、將選擇性漏電保護(hù)理論應(yīng)用于漏電保護(hù)裝置之中。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件進(jìn)行了漏電保護(hù)原理的實(shí)驗(yàn) 。</p><p>　　本文通過對漏電保護(hù)原理的認(rèn)識，模擬漏電故障時(shí)產(chǎn)生的零序電流和零序電壓，設(shè)計(jì)選擇性漏電保護(hù)裝置的硬件電路。設(shè)計(jì)了零序電流和零序電壓采集，處理和比較，對故障情況輸出電平信號，實(shí)現(xiàn)對漏電的保護(hù)。</p><p>　　第二章 漏電保護(hù)原理</p><p>　　漏電保護(hù)

54、的主要目的是防止人身觸電和漏電電流引爆瓦斯煤塵，對于中性點(diǎn)不接地的供電單元，漏電保護(hù)有多種方式，如附加電源直流檢測式、零序功率方向式、人為旁路接地式、自動復(fù)電式等等。本章討論各種漏電保護(hù)的原理、整定方法，分析其基本電路的工作原理，并進(jìn)行評價(jià)。在目前國內(nèi)外技術(shù)水平的條件下，只靠一種保護(hù)方式已不能構(gòu)成針對一供電單元的完善的漏電保護(hù)系統(tǒng)。</p><p>　　2.1附加電源直流檢測式漏電保護(hù)</p>&l

55、t;p><b>　　2.1.1保護(hù)原理</b></p><p>　　電網(wǎng)若發(fā)生漏電故障，最容易檢側(cè)到的是電網(wǎng)各相對地絕緣電阻的下降?？梢栽O(shè)想在三相電網(wǎng)中附加一獨(dú)立的直流電源，使之作用于三相電網(wǎng)與大地之間，這樣，在三相對地的絕緣電阻上將有一直流電流流通，該電流大小的變化直接反</p><p>　　圖2--1附加電源直流檢測式漏電保護(hù)原理</p>&l

56、t;p>　　應(yīng)了電網(wǎng)對地絕緣電阻的變化，有效地檢側(cè)和利用該電流，就可以構(gòu)成附加電源直流檢測式漏電保護(hù)。</p><p>　　這種設(shè)想的電氣原理圖如圖2-1所示。直流電源Uz:通過由三相電抗器SK所組成的人為中性點(diǎn)(也可以通過變壓器中性點(diǎn)N)加在三相電網(wǎng)與地之間，直流電流Iz由電源正極流出人地，經(jīng)絕緣電阻、、進(jìn)人三相線路，再由三相電抗器SK.零序電抗器LK、千歐表k (直流毫安表)和直流繼電器ZJ返回電源負(fù)極

57、。</p><p>　　對于穩(wěn)定的直流，電容、和電網(wǎng)對地電容Ca,Cb, Cc相當(dāng)于開路，不會有電流流過，因而Iz可由下式求得，即</p><p>　　式中：--附加直流電源電壓，V;</p><p>　　--三相電抗器每相線圈的直流電阻，:</p><p>　　--零序電抗器的直流電阻，;</p><p>　　--直

58、流繼電器線圈的支流電阻，;</p><p><b>　　--接地電阻，;</b></p><p>　　--、、并聯(lián)后的總電阻，即</p><p>　　對于直流回路，相當(dāng)于三相電網(wǎng)各相對地的絕緣電阻并聯(lián)。若一相〔如a相)絕緣電阻降低，其余兩相為正常或無限大，則=，若a, b兩相絕緣電阻同時(shí)降低，且==r，而c相都為正?；驘o限大，則 =r/2;若三

59、相絕緣電阻同時(shí)下降，且===r,則=r/3</p><p>　　在公式(2-1)中，很小(≤2)可以忽略，而、、和均為定值，若令=+++/3為保護(hù)裝置(或檢漏繼電器)的內(nèi)阻，則該式可化簡為</p><p>　　當(dāng)和一定時(shí)，直流繼電器ZJ和千歐表中的電流值將隨著的值變化，在ZJ被選定后，其動作電流是已知的，因此，當(dāng)下降到一定程度(漏電故障發(fā)生)，使得電流〉時(shí)，ZJ便會動作，其常開或常閉接點(diǎn)將

60、接通自動饋電開關(guān)的分勵(lì)脫扣線圈，或斷開其無壓釋放線圈，使自動饋電開關(guān)跳閘，而達(dá)到漏電保護(hù)的目的。</p><p>　　2.1.2動作值整定</p><p>　　作為直流檢測型的漏電保護(hù)裝置(或繼電器)，它的動作值應(yīng)能直接反映電網(wǎng)對地的絕緣狀態(tài)，所以不能以ZJ的動作電流來作為動作值，而必須以為動作值并加以整定。由于人身安全電流為30mA，故的整定一定要滿足人身觸電電流≤30mA的條件。<

61、;/p><p>　　我國井下低壓電網(wǎng)現(xiàn)行的直流檢測型漏電保護(hù)繼電器的動作電阻值如表2一1所示。</p><p>　　表2--1漏電保護(hù)的動作電阻值</p><p>　　井下低壓供電單元的對地電容主要取決于電纜的長度、截面、絕緣材料的厚度和電介質(zhì)的性質(zhì)，而長度的變化是最大的，電纜總長度越長，電網(wǎng)對地電容越大，容抗越小，但電網(wǎng)對地容抗的大小并不能表明它是否有漏電故障。因此，

62、這種保護(hù)方式的動作電阻值，不應(yīng)受電網(wǎng)對地阻抗不平衡的影響，在設(shè)計(jì)保護(hù)電路時(shí)，應(yīng)設(shè)法不讓交流電流通過直流繼電器ZJ。圖2--1中的就是為此而設(shè)置的。聯(lián)接在零序電抗器LK與大地之間，構(gòu)成電網(wǎng)對地的交流通路，因電網(wǎng)對地阻抗不平衡而產(chǎn)生的交流電流(零序電流)被旁路入地，不再通過ZJ;另一方面，具有隔直的功能，它本身并不影響ZJ的正常工作，故常稱為隔直電容。</p><p><b>　　2.1.3評價(jià)</b

63、></p><p>　　附加電源直流檢測式漏電保護(hù)具有以下優(yōu)點(diǎn):</p><p>　　保護(hù)全面，它的保護(hù)范圍幾乎能覆蓋整個(gè)低壓供電單元，惟一不能保護(hù)的是一段數(shù)米長的并下動力變壓器低壓側(cè)至總低壓開關(guān)的電纜。此外，這種保護(hù)方式的動作無死區(qū)，故障跳閘不受故障類型(對稱的或不對稱的)和發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)的影響。</p><p>　　對整個(gè)供電單元具有電容電流補(bǔ)償，漏電電

64、流和人身觸電電流較小，等于人為地減輕了故障程度。</p><p>　　保護(hù)裝置為一單獨(dú)的防爆型電氣設(shè)備、在電氣聯(lián)接上僅與總開關(guān)有連接線，因而不增加供電單元的復(fù)雜程度。</p><p>　　這種保護(hù)裝置與供電單元中各分組饋電開關(guān)、磁力起動器中的漏電閉鎖單元一起，可以構(gòu)成一個(gè)簡單易行、可靠性高、成本低廉且易于查找故障支路的漏電保護(hù)系統(tǒng)。</p><p>　　動作值整定簡

65、單，數(shù)值固定而且能直接反應(yīng)電網(wǎng)對地的絕緣狀況.易于為現(xiàn)場維修人員所接受。</p><p>　　附加電源直流檢測式漏電保護(hù)的缺點(diǎn)如下:</p><p>　　(1)保護(hù)無選擇性，即在供電單元內(nèi)無論何處發(fā)生漏電，都將引起總開關(guān)跳閘，停電范圍大。在保護(hù)系統(tǒng)中雖有各處漏電閉鎖的配合，但恢復(fù)正常部分尤其是遠(yuǎn)離總開關(guān)的配電點(diǎn)等的供電仍需一定時(shí)間和工人操作。</p><p>　　(

66、2)電容電流補(bǔ)償是靜態(tài)補(bǔ)償，電感電抗值調(diào)定以后就不能隨電網(wǎng)對地電容的變化而自動變化，因而不能保證在整個(gè)生產(chǎn)過程都達(dá)到最佳補(bǔ)償狀態(tài)，降低了保護(hù)的安全性。此外，若對電網(wǎng)可能的最大電容調(diào)節(jié)在最佳補(bǔ)償狀態(tài)，一旦運(yùn)行的變化使電容值降低，便會出現(xiàn)過補(bǔ)償，也并不安全。</p><p>　　(3)保護(hù)裝置的動作時(shí)間較長，當(dāng)≥1K時(shí)，動作時(shí)間大于50ms，再加上自動開關(guān)的固有分閘時(shí)間100~200 rns，故使人的觸電時(shí)間較長，以

67、30mA· s的標(biāo)準(zhǔn)要求，觸電電流應(yīng)在100mA及以下，因而又加重了電容電流補(bǔ)償?shù)呢?fù)擔(dān)。</p><p>　　(4)這種保護(hù)方式對電動機(jī)斷電后加于電網(wǎng)上的反電勢的危害無能為力。根據(jù)實(shí)測，井下較大容量的660V電動機(jī)在斷電后1S時(shí)的反電勢仍達(dá)125V以上，故可能對工作人員造成傷害。</p><p>　　2.2零序功率方向式漏電保護(hù)</p><p><b

68、>　　2.2.1保護(hù)原理</b></p><p>　　圖2--2放射式供電單元單相接地時(shí)的零序電流分布</p><p>　　在中性點(diǎn)不接地的放射式電網(wǎng)中，如果某一支路發(fā)生不對稱漏電故障或人身觸電事故，則所有的支路都將有零序電流(主要是電容電流)流過，漏電電流或人身觸電電流。便等于這些零序電流的總和，即等于3。如圖2—2所示，從電源的母線往負(fù)荷端看，流過故障支路的零序電流，

69、不僅大小而且方向都和非故障支路不同。在故障支路中流過的是各非故障支路零序電流之和，而各非故障支路中流過的只是本支路的零序電流，因而必小于前者。利用裝設(shè)在各支路的零序電流互感器來反應(yīng)各支路零序電流的大小，可以做到有選擇性的漏電保護(hù)，這就是利用零序電流幅值的保護(hù)原理。</p><p>　　當(dāng)r→∞時(shí)，流過故障支路的零序電流由下式?jīng)Q定，即</p><p>　　式中--故障支路每相對地電容值。&l

70、t;/p><p>　　另一方面，故障支路零序電流的方向是由線路流向母線，而各非故障支路的零序電流方向則由母線流向線路并入地，二者的相位基本上是相反的，當(dāng)電網(wǎng)對地電阻r為無限大時(shí)發(fā)生單相直接接地故障，二者的相位就恰好相差180°前者滯后零序電壓90°，后者超前零序電壓90°。利用故障支路和非故障支路零序電流的方向不同也可以做到有選擇性的漏電保護(hù)，這就是利用零序電流方向的保護(hù)原理。</

71、p><p>　　要判明電網(wǎng)中故障時(shí)各支路零序電流的方向(相位)，必須要有一個(gè)相位不隨支路號數(shù)而變的參量作為參照，或者說是基準(zhǔn)，這個(gè)參量就是零序電壓。電網(wǎng)發(fā)生不對稱漏電故障而產(chǎn)生的零序電壓是在故障點(diǎn)出現(xiàn)的3個(gè)大小相等、相位相同的電壓，它們分別作用到三相電網(wǎng)的每一相上，即分布在整個(gè)電網(wǎng)中，在變壓器中性點(diǎn)處則是3個(gè)電壓的并聯(lián)，所以不論在供電單元的任何地方。如變壓器中性點(diǎn)、各支路的人為中性點(diǎn)、負(fù)荷中性點(diǎn)等處測得的零序電壓都是

72、大小相等、相位相同的，這就為利用零序電壓的相位為基準(zhǔn)來判斷零序電流的方向(相位)創(chuàng)造了有利的條件。利用零序電壓的大小也可以實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù)，但沒有選擇性。</p><p>　　利用零序電流或零序電壓的幅值大小來判斷保護(hù)的供電單元內(nèi)是否發(fā)生漏電，同時(shí)利用各支路的零序電流與零序電壓的相位關(guān)系來判斷，而后動作，有選擇地切除放障支路的電源。這種保護(hù)方案就稱為零序功率方向式漏電保護(hù)，簡稱方向保護(hù)。它之所以稱為“零序功率”，是因

73、為它同時(shí)利用了零序電流和零序電壓兩個(gè)參量(不一定是幅值相乘的關(guān)系)的緣故，實(shí)際上是借用了地面功率方向過流保護(hù)的稱呼。</p><p>　　方向保護(hù)的原理如圖2--3所示。當(dāng)電網(wǎng)中某支路發(fā)生漏電故障或人身觸電事故時(shí)，由取樣電路分別從電網(wǎng)中取出琴序電壓和各支路的零序電流信號，經(jīng)放大整形后，由相位比較電路來判別故障支路，最后啟動執(zhí)行電路，切斷故障支路的電源，從而實(shí)現(xiàn)了有選擇性的漏電保護(hù)。就是對零序電壓和零序電流進(jìn)行幅值

74、和相位綜合處理以判斷故障支路，進(jìn)而切除故障支路電源的原理。</p><p>　　圖2--3零序功率方向式漏電保護(hù)原理</p><p>　　2.2.2動作值整定</p><p>　　利用零序電流的大小來整定方向保護(hù)，首先要確定符合實(shí)際的電網(wǎng)對地電容數(shù)值范圍，因它對零序電流的大小影響最大;其次，還要確定是否要在電網(wǎng)中設(shè)置附加接地電容器組，因它增加了對地電容的數(shù)值。<

75、;/p><p>　　實(shí)測數(shù)據(jù)表明，井下660V供電單元，對于固定式礦用變壓器，其容量最大為320kV·A，低壓電網(wǎng)總長度一般不超出2.5km，每相對地電容不大于0.8uF;對于移動變電站，目前低壓為66OV的最大容量為500kV·A，雖然可能采用屏弊型電纜引起對地電容的增加，但其低壓電網(wǎng)總長度常小于1km，故實(shí)際每相對地電容亦未超過1uF。根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)再考慮附加三相電容器組的增值，就可以確定每相對

76、地電容的變化范圍。</p><p>　　采用方向保護(hù)是否需要在電網(wǎng)中設(shè)置附加接地電容器組，能否設(shè)置零序電感支路來補(bǔ)償對地電容電流，目前還有一些不同的看法。下面分析設(shè)置附加電容器組的必要性。</p><p>　　采用方向保護(hù)若不在供電單元總開關(guān)處設(shè)置接地電容器組，則有以下問題:</p><p>　　(l)由于流過故障支路零序電流互感器的零序電流是總的零序電流與故障支路

77、本身的零序電流之差，故當(dāng)供電單元只剩下一條支路運(yùn)行恰又發(fā)生漏電故障時(shí)，保護(hù)裝置不動作。</p><p>　　(2)在混合式供電單元中，若較長的干線發(fā)生略小于整定值的漏電，而其他短支路的對地電容又遠(yuǎn)小于該干線時(shí)，則實(shí)際渡過零序電流互感器的零序電流就非常小，只能達(dá)到幾個(gè)毫安，這種數(shù)量級的電流很容易被電網(wǎng)參數(shù)不對稱、保護(hù)元件參數(shù)誤差及其他干擾而引起的零序電流所淹沒，因而無法鑒別。事實(shí)上，如果保護(hù)裝置作到能靈敏地反應(yīng)10

78、mA及以下的零序電流，則其誤動率將明顯增加而難以使用。</p><p>　　(3)對于不設(shè)附加接地電容而設(shè)電容電流補(bǔ)償電路的方案，則會使以下兩種動作死區(qū)的范圍擴(kuò)大。雖然多采用欠補(bǔ)償，但因供電單元是一隨生產(chǎn)情況而變化的動態(tài)電網(wǎng)，當(dāng)運(yùn)行支路減少到一定程度時(shí)，靜態(tài)的欠補(bǔ)償就可能變?yōu)橥耆a(bǔ)償甚至過補(bǔ)償。這樣不僅使保護(hù)裝置有可能取不出零序電流信號，而且使零序電流的相位又增加了一個(gè)變化的因素，使相位的比較鑒別更加困難。所以，

79、在采用方向保護(hù)的電網(wǎng)中設(shè)置電容電流補(bǔ)償電路是不可取的。</p><p>　　附加接地電容器組的每相取值原則是:應(yīng)不小于供電單元中最長一條線路的每相對地電容值，因而根據(jù)大多數(shù)實(shí)際供電單元的情況可取為0.2～0.25uF/相。至此我們可以確定各相對地電容C的合理范圍為0.25～1.25uF</p><p>　　具體的零序電流動作值整定數(shù)據(jù)，一般要考慮與傳統(tǒng)的直流檢測式漏電保護(hù)動作電阻值相適應(yīng)，

80、因此對于660V電網(wǎng)可取為35mA左右。這一整定值相當(dāng)于在C=0.25～1.25uF,r→∞情況下，電網(wǎng)單相對地電阻降至10～11KΩ之間，漏電保護(hù)裝置動作。</p><p>　　關(guān)于動作值整定的幾點(diǎn)討論</p><p>　　(1)虛設(shè)整定值的概念</p><p>　　35 mA零序電流動作整定值，表面上看是比較適宜。但實(shí)際上對保護(hù)裝置來說是一虛值。從供電單元的整體

81、概念講。上述整定的具體含義是:當(dāng)電網(wǎng)總的零序電流達(dá)到35 mA時(shí)，應(yīng)立即切斷故障支路的電源。在三相對地電容相等的情況，相當(dāng)于電網(wǎng)發(fā)生經(jīng)10～11kΩ電阻接地的臨界漏電故障，這與直流檢測式漏電保護(hù)的動作電阻值基本吻合。但在工程實(shí)際上，裝于各支路上的零序電流互感器只能反應(yīng)流經(jīng)本支路的零序電流，具體地說，流過故障支路的零序電流是總的零序電流與故障支路本身零序電流之差，因而當(dāng)保護(hù)裝置動作時(shí)，實(shí)際流過零序電流互感器的零序電流必小于前面所確定的35

82、mA動作值。最不利的情況是:在放射式電網(wǎng)中，其他支路均未送電或支路極短，僅有一條較長支路在運(yùn)行中發(fā)生漏電，其對地電容又恰達(dá)到電網(wǎng)附加電容的數(shù)值。此時(shí)流過故障支路的零序電流將等于17.5mA.所以前面所定的35mA動作值實(shí)際上是虛設(shè)整定值。</p><p>　　(2)真實(shí)整定值的選擇</p><p>　　根據(jù)上面的分析，似乎只需將整定值改為17.5mA,就可以將虛設(shè)整定值變?yōu)檎鎸?shí)整定值，其實(shí)

83、不然，這就是方向保護(hù)動作值整定的復(fù)雜所在。隨著生產(chǎn)過程的變化，供電單元為一動態(tài)電網(wǎng)，其電網(wǎng)長度經(jīng)常發(fā)生變化，從而使電網(wǎng)的r, C值也發(fā)生變化，嚴(yán)重影響真實(shí)整定值的確定，尤其是C的變化對總的零序電流影響更大。在另一極端，當(dāng)在一很短的支路上發(fā)生漏電故障時(shí)，流過故障支路的零序電流就近似等于總的3整定為17.5mA,相應(yīng)的單相接地過渡電阻值已超出20kΩ，細(xì)算為21.5kΩ左右。為了照顧變化的兩個(gè)極端，真實(shí)整定值對于660V電網(wǎng)可整定為20mA

84、，它相當(dāng)于虛設(shè)整定值的數(shù)值范圍40～20mA，亦即電網(wǎng)正常時(shí)發(fā)生單相經(jīng)9～19kΩ電阻接地，保護(hù)裝置動作。相應(yīng)的動作電阻值不固定而且變動范圍較大是采用零序功率方向式漏電保護(hù)的一大缺點(diǎn)。</p><p>　　顯然，當(dāng)發(fā)生單相接地或人身觸電時(shí)，通過故障支路的零序電流將遠(yuǎn)超過20mA，保護(hù)裝置必然可靠動作。雖然真實(shí)動作值20mA是固定的，即只要該支路零序電流達(dá)到20mA保護(hù)裝置就動作，但在不同的參數(shù)組合下，相應(yīng)的動作電

85、阻卻各不相同，其范圍為9～19kΩ。而且,在有的情況下雖然Rg已達(dá)10kΩ或9.5kΩ,卻因故障支路的零序電流達(dá)不到20mA而不動作;有的情況下雖然Rg還遠(yuǎn)高于11kΩ，如17、18kΩ等，卻因故障支路的零序電流已超出20mA而動作。如何縮小動作電阻值的范圍，很值得作進(jìn)一步的研討。</p><p><b>　　2.2.3評價(jià)</b></p><p>　　零序功率方向式

86、漏電保護(hù)具有以下優(yōu)點(diǎn):</p><p>　　(1)保護(hù)有較強(qiáng)的橫向選擇性，當(dāng)支路發(fā)生漏電時(shí)，停電范圍很小;在有提高安全性的措施后，設(shè)置延時(shí)環(huán)節(jié)可使保護(hù)還具有縱向選擇性。</p><p>　　(2)由于沒有三相電抗器、零序電抗器等大型元件，故保護(hù)裝置易于插件化，裝設(shè)于開關(guān)或起動器的隔爆外殼內(nèi)，不需另加隔爆型電氣設(shè)備，有利于構(gòu)成縱、橫向都有選擇性的漏電保護(hù)系統(tǒng)。</p><

87、p>　　(3)這種保護(hù)方式既可在變壓器中性點(diǎn)不接地的供電系統(tǒng)中使用，又可以在中性點(diǎn)接地的供電系統(tǒng)中使用。</p><p>　　零序功率方向式漏電保護(hù)的缺點(diǎn)如下:</p><p>　　(1)只能保護(hù)如單相漏電、人身觸電和兩相漏電等不對稱漏電故障，對三相對地阻抗均勻下降等對稱性漏電故障不起保護(hù)作用，亦即保護(hù)有死區(qū).</p><p>　　(2)由于不能設(shè)置電容電流補(bǔ)

88、償電路，而要設(shè)置附加接地電容器組，故增加了電網(wǎng)的對地電容值，使得漏電電流和人身觸電電流增大，降低了安全性。因此，這種保護(hù)方式只能與動作速度快的真空型開關(guān)相配合才能保證安全性。</p><p>　　(3)單純設(shè)置延時(shí)環(huán)節(jié)來達(dá)到縱向的選擇性，將使安全性進(jìn)一步降低。</p><p>　　(4)動作電阻值不固定，雖然保護(hù)裝置的真實(shí)動作值固定為20 mA，但隨著電網(wǎng)參數(shù)的變化和故障點(diǎn)的不同，相應(yīng)的動

89、作電阻值將有較大的變化范圍，這使得設(shè)計(jì)和調(diào)試保護(hù)電路都比直流檢測式漏電保護(hù)復(fù)雜。</p><p>　　(5)保護(hù)裝置對斷電后電動機(jī)反電勢對人身的危害無能為力。</p><p>　　單純采用方向保護(hù)來構(gòu)成漏電保護(hù)系統(tǒng)其綜合指標(biāo)將低于原直流檢蕩式漏電保護(hù)系統(tǒng)。</p><p>　　2.3旁路接地式漏電保護(hù)</p><p><b>　　2

90、.3.1保護(hù)原理</b></p><p>　　前面介紹的兩種漏電保護(hù)方式有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，即對發(fā)生人身觸電斷電后電動機(jī)反電勢和電網(wǎng)電容儲能對人體的危害無能為力，因此有必要探索新的保護(hù)方式。</p><p>　　運(yùn)行中的電動機(jī)突然被切斷電源后，由于機(jī)械慣性，電機(jī)轉(zhuǎn)子在短時(shí)內(nèi)將繼續(xù)轉(zhuǎn)動，其鐵芯剩磁切割定子線圈而產(chǎn)生反電勢，即電動機(jī)處于發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)，向電網(wǎng)饋送電能，但因本身得不到能源

91、供應(yīng)，故一般在數(shù)秒至數(shù)十秒內(nèi)衰減為零。根據(jù)實(shí)測105kW電動機(jī)在660v和1140v電網(wǎng)中切除時(shí)的反電勢如表2--2所示。</p><p>　　表2—2 105kW電動機(jī)斷電后的反電勢</p><p>　　可見，即使是負(fù)荷率較高，電動機(jī)斷電后1s時(shí)的反電勢仍大于l00V，因而會對人身造成危害;此外，反電勢加到漏電處所產(chǎn)生的電火花也足以引燃瓦斯煤塵，斷電后作用于人體的電流除電動機(jī)反電勢外，還

92、來自電網(wǎng)對地電容所儲存的電荷對人體的放電。這兩種因素得即使有檢漏繼電器也并不能完全確保人身及并下的安全。</p><p>　　采用旁路接地式漏電保護(hù)在一定條件下可以解決上述問題。旁路接地漏電保護(hù)的基本依據(jù)是:在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相漏電并不影響電網(wǎng)線電壓的對稱性，整個(gè)電網(wǎng)仍可以帶負(fù)荷運(yùn)行。它的基本設(shè)想是;當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相漏電或人身觸及一相時(shí)，由選相電路選出故障相并由執(zhí)行電路使故障相直接接地(通過預(yù)設(shè)的接地極)，

93、此時(shí)人地電流絕大部分經(jīng)旁路接地極人地，而漏電處的電流或人身觸電電流則變得很小;接著開關(guān)跳閘，切除電源，而瞬間產(chǎn)生的電容放電與電動機(jī)反電勢均被旁路，對人身無危害?，F(xiàn)有的一些旁路接地式漏電繼電器和實(shí)驗(yàn)裝置，能在30ms以內(nèi)使故障相可靠接地(井下接地網(wǎng))，并使通過人身的電流降到10mA甚至5mA及以下，因而提高了漏電保護(hù)系統(tǒng)的安全性。</p><p>　　2.3.2故障相的選擇方法</p><p&g

94、t;　　正確地選出故障相是實(shí)現(xiàn)旁路接地的技術(shù)關(guān)鍵，目前比較可靠的選相方法有兩種:一種是自然選相法，即利用故障相電壓最低的特點(diǎn)選擇故障相;另一種是移相疊加選相法。</p><p><b>　　2.3.3評價(jià)</b></p><p>　　旁路接地式漏電保護(hù)具有以下優(yōu)點(diǎn):</p><p>　　(1)保護(hù)有較高的安全性，當(dāng)發(fā)生人身觸電時(shí)，能在30～50

95、ms內(nèi)將人身觸電電流降至5～10mA及以下;當(dāng)發(fā)生單相漏電時(shí)能顯著減小漏電處的入地電流，因而限制了裸露的漏電電火花能量。</p><p>　　(2)在一定條件下能有效地削弱斷電后電動機(jī)反電勢和電網(wǎng)電容儲能對觸電人員的危害:對反電勢和電容向漏電點(diǎn)的饋送能量，也有同樣的削弱作用。</p><p>　　(3)保護(hù)范圍全面，只要單相漏電或人身觸電發(fā)生在供電單元內(nèi)，保護(hù)就會動作，旁路分流能作用于供電

96、單元的任何處所。</p><p>　　旁路接地式漏電保護(hù)的缺點(diǎn)如下:</p><p>　　(1)對故障種類的反應(yīng)能力不全面，只能保護(hù)人身觸及一相和=定范圍內(nèi)的單相漏電，對其他種類的漏電故障不起保護(hù)作用。因此，它不能單獨(dú)構(gòu)成一漏電保護(hù)系統(tǒng)。</p><p>　　(2)保護(hù)無選擇性。</p><p>　　(3)準(zhǔn)確地選出故障相在技術(shù)上有一定的難度

97、，最低幅值選相法不能適應(yīng)電網(wǎng)參數(shù)和故障程度的變化，只能在一定的條件下采用;移相疊加選相法效果較好，但電路較復(fù)雜。</p><p>　　(4)動作值的整定亦有一定的難度，并存在與其他保護(hù)方式配合協(xié)調(diào)的問題。</p><p>　　2.4其他漏電保護(hù)方式簡介</p><p>　　2.4.1利用3個(gè)整流管的漏電保護(hù)</p><p>　　圖2--4利用

98、3個(gè)整流管的漏電保護(hù)的原理</p><p>　　(1)3個(gè)整流管Da、Db、Dc分別接到電網(wǎng)的a,b,c三相，另一端聯(lián)接在一起(星形聯(lián)接)，并經(jīng)繼電器或負(fù)載電阻接地。由于變壓器的中性點(diǎn)不接地，經(jīng)3個(gè)整流管整流以后的直流電流，必須流經(jīng)→大地→電網(wǎng)對地的絕緣電阻、、才能返回電源，所以該電流的大小就直接反應(yīng)了電網(wǎng)對地的絕緣狀況，利用檢測該電流的大小，可以構(gòu)成這種方式的漏電保護(hù)。</p><p>

99、<b>　　(2)特點(diǎn)及應(yīng)用</b></p><p>　　這種保護(hù)方式構(gòu)成漏電保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)簡單，不需要另設(shè)直流電源，即可獲得直流檢測式漏電保護(hù)所具有的保護(hù)特性。此外，由于它具有較高的直流電壓，所以能夠較真實(shí)地反應(yīng)電網(wǎng)的絕緣水平。</p><p>　　動作值受電源電壓波動的影響較大和對整流管的反向電壓要求較高(﹥2.5)是這種保護(hù)方式的缺點(diǎn)，因此它只在電壓較低的地方使用

100、，如在127V煤電鉆綜合保護(hù)中采用構(gòu)成.</p><p>　　2.4.2序零電壓式漏電保護(hù) </p><p>　　利用漏電時(shí)零序電壓的大小來反應(yīng)電網(wǎng)對地的絕緣程度，當(dāng)零序電壓大到一定程度，就使饋電開關(guān)跳閘，這就是零序電壓式漏電保護(hù)的原理。</p><p>　　這種方式的漏電保護(hù)有很多缺點(diǎn)，如動作電阻值不固定，無選擇性，不能保護(hù)對稱性漏電故瘴，只能在變壓器中性點(diǎn)非直接

101、接地的電網(wǎng)中等，因而一般只用于6kV及以上電網(wǎng)的絕緣監(jiān)視裝置中。</p><p>　　2.4.3零序電流式漏電保護(hù)</p><p>　　如果電網(wǎng)中發(fā)生了非對稱性漏電故障，就必然會產(chǎn)生零序電壓，此時(shí)如果存在零序回路，則在回路將出現(xiàn)零序電流。該電流可以用零序電流互感器檢測出來，并加以利用，使繼電器動作，這就是零序電流式漏電保護(hù)的原理。</p><p>　　利用各支路零序

102、電流的方向不同，可以實(shí)現(xiàn)放射式電網(wǎng)的橫向選擇性漏電保護(hù)。零序電流式漏電保護(hù)既可以在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中使用，也可以在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中使用。目前利用零序電流的大小和方向所構(gòu)成的選擇性漏電保護(hù)裝置，已成功地用于煤礦660kV電網(wǎng)的漏電保護(hù)。</p><p>　　動作電阻值不固定，不能保護(hù)對稱性漏電故障及不能補(bǔ)償電容電流是這種保護(hù)方式的缺點(diǎn)。</p><p>　　2.4.4自動復(fù)電式漏電保護(hù)<

103、;/p><p>　　所謂自動復(fù)電，實(shí)際上就是地面供電系統(tǒng)的自動重合閘技術(shù)在井下的運(yùn)用。具有自動復(fù)電功能的保護(hù)系統(tǒng)，可以減少故障停電時(shí)間，提高電網(wǎng)的供電可靠性，并具有選擇性。</p><p><b>　　(1)工作原理</b></p><p>　　在一個(gè)低壓供電單元中，這種選擇性自動復(fù)電漏電保護(hù)系統(tǒng)由帶重合閘的饋電開關(guān)(總開關(guān)應(yīng)用真空型)，磁力起動器

104、與直流檢測式漏電保護(hù)、閉鎖、延時(shí)插件等構(gòu)成。其基本保護(hù)原理是:在該供電單元中任何地方發(fā)生任何性質(zhì)的漏電故障或人身觸電事故時(shí)，設(shè)在總開關(guān)處的直流檢測式漏電保護(hù)插件動作，使總開關(guān)跳閘斷電，于是單元內(nèi)所有開關(guān)，起動器均失壓脫扣斷電，約經(jīng)Q.5。延時(shí)，各處漏電閉鎖電路投人運(yùn)行，選擇性尋找故障支路，并將故障支路的開關(guān)閉鎖;而后約} 1---2 s，從總開關(guān)開始逐級自動恢復(fù)其正常部分的供電?？梢?，這種保護(hù)方式的實(shí)質(zhì)是斷電后的選擇，即漏電跳閘、選擇性

105、復(fù)電。</p><p><b>　　(2)優(yōu)缺點(diǎn)</b></p><p>　　自動復(fù)電式漏電保護(hù)有以下優(yōu)點(diǎn):</p><p><b>　　保護(hù)性能比較完善</b></p><p>　　由于采用直流檢惻式漏電保護(hù)而滿足了對保護(hù)系統(tǒng)全面性的要求，比單純的功率方向選擇性漏電保護(hù)優(yōu)越，不論電網(wǎng)何處發(fā)生什么性

106、質(zhì)的漏電故障，均能可靠的動作，即在整個(gè)保護(hù)范圍內(nèi)無死區(qū)。</p><p>　　由于總開關(guān)采用帶重合閘的真空饋電開關(guān)，故可滿足對保護(hù)系統(tǒng)快速性的要求。一有漏電，總開關(guān)就快速C}3D ms)跳閘，故障處的漏電安秒值容易控制得較小，因而其安全性將優(yōu)于不帶旁路接地的選擇性延時(shí)跳閘漏電保護(hù)系統(tǒng)。更難得的是，由于總開關(guān)的快速跳閘，使得保護(hù)系統(tǒng)對其他開關(guān)、起動器的跳閘速度無過高要求，這特別適用于老設(shè)備的改造利用，所以對現(xiàn)場來說

107、，將比其他方式的漏電保護(hù)系統(tǒng)更具有吸引力;</p><p>　　由于漏電閉鎖和自動復(fù)電滿足了保護(hù)的橫向選擇性(跳閘后的選擇)，以及總開關(guān)跳閘的快速性，故對縱向選擇性的延時(shí)電路設(shè)計(jì)與其他方式相比沒有30 mA、的限制，因?yàn)槭翘l斷電后的延時(shí)。選擇性復(fù)電，故對電路設(shè)計(jì)和級差的要求大大降低，電路簡單可靠。</p><p>　　顯著減少因漏電故降而停電的時(shí)間和范圍</p><p

108、>　　生產(chǎn)與安全在很多情況下是矛盾的。井下若不顧安全，盲目生產(chǎn)可能釀成重大惡性事故。但濫用安全規(guī)定造成頻繁長時(shí)間的停電停產(chǎn)，同樣會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失;另一方面，停電使局部通風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，瓦斯積聚，反過來又嚴(yán)重地威脅了礦井的安全。選擇性自動復(fù)電漏電保護(hù)恰如其分地處理了這一矛盾，并使之在漏電保護(hù)領(lǐng)域里達(dá)到較理想的統(tǒng)一。黑龍江雞西礦務(wù)局恒山礦數(shù)年來的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明:類似的漏電保護(hù)系統(tǒng)在具有4個(gè)支路的采區(qū)變電所內(nèi)，從整體上說，可縮小事故停電范圍