1、井下供电系统漏电保护方案分析井下供电系统漏电保护方案分析 前言漏电保护是煤矿井下三大基本电气保护之一，其目的主要是通过切断电源的操作来防止人身触电伤亡、避免漏电电流引爆瓦斯煤尘，确保矿井生产和人身安全。因此，煤矿井下采用完善的漏电保护方案是确保煤矿供电系统安全工作的重要措施。1、漏电保护的基本要求作为继电保护范畴的漏电保护，也应象其它继电保护装置一样，应当满足安全性、可靠性、选择性和可靠性要求。所谓安全性，是指漏电保护从最严重的人身触电事故发生到电源被切除的时间乘以流过人体的电流应小于 30MA.S；对于单相接地以及其它漏电故障，应保证在切断电源或发生间歇性漏电时，接地点的漏电火花能量小于 0
2、.28MJ。所谓可靠性，是指漏电保护装置，自身具有一定的可靠性，对于保护单元内发生漏电故障时，不能拒动；而当保护单元外发生任何故障时，不能误动。所谓灵敏性，是指漏电保护装置对临界漏电故障具有较强的反应能力。所谓选择性，是指漏电保护装置只切除供电单元中漏电部分的电源，而保留非漏电部分的电源。无论是放射式供电还是干线式供电，都能将故障时的停电范围尽可能减小。2、目前漏电保护装置原理分析分析漏电保护原理是完善漏电保护装置的基本前提。我矿自建矿生产以来，随着科学技术进步，我矿现场先后使用过各种各样的漏电保护装置，全面地对这些漏电保护装置进行综合分析，无外乎有以下几种类型：2.1 附加电源直流检测式漏电
3、保护2.2 无附加电源直流检测式漏电保护2.3 零序电压式漏电保护2.4 零序电流式漏电保护2.5 零序功率方向式漏电保护2.6 旁路接地式漏电保护2.1.1 附加电源直流检测式漏电保护分析附加电源直流检测式漏电保护（图 1）中，三相电抗器、零序电抗器、K 表和 KD 继电器电阻为定值，电网对地绝缘电阻值 r 为可变值。当直流电压 V 一定时，直流继电器 KD 中电流值将随 r 值而变。当 r 下降到一定程度时，直流继电器 KD 动作，其常开接点接通自动馈电开关的分励脱扣线圈，或常闭接点断开无压释放线圈，自动馈电开关跳闸，实现漏电保护。优点：附加电源直流检测式漏电保护具有保护全面、动作无死区，
4、保护不受故障类型（对称或不对称） 、发生地点以及电网状态的影响，对整个供电单元具有电容电流补偿效果等优点，但其也具有保护无选择性、电容电流补偿具有静态性以及保护装置动作时间长等缺点。2.2.1 无附加电源直流检测式漏电保护分析无附加电源直流检测式漏电保护（图 2）中，利用三个整流管构成漏电保护装置，三个整流管分别接到电网三相，另一端星接经电阻接地。由于电网中性点不接地，经三个整流管的直流电流，必须流经电阻 R、大地和电网对地绝缘电阻 r 才能返回电源，因此电流的大小就直接反应了电网对地的绝缘状况，检测直流电流的大小，就可形成漏电保护。优缺点：实质上，无附加电源直流检测式漏电保护同附加电源直流检
5、测式漏电保护基本原理一致，此种漏电保护结构简单，具有较高直流电压，能够真实地反应电网的绝缘水平，但也有保护无选择性、漏电保护值受电源电压波动影响较大等缺点。2.3.1 零序电压式漏电保护分析零序电压式漏电保护（图 3）中，当电网非对称性漏电时，三相对地电压不平衡，事必出现零序电压。零序电压通过电压互感器二次侧开口三角形取出（当然也可由变压器与地之间取出） ，利用零序电压的大小，来反应电网对地的绝缘程度。当零序电压大到一定程度时，执行回路动作，使馈电开关跳闸，实现漏电保护。优缺点：零序电压式漏电保护能够检测电网漏电时的零序电压，不失为一种较好的漏电保护手段，但其具有保护无选择性、不能保护对称性漏
6、电故障、动作电阻值不固定、只能用在变压器中性点非直接接地的电网中等缺点。2.4.1 零序电流式漏电保护分析零序电流式漏电保护（图 4）中，当电网发生非对称性漏电时，电网在产生零序电压的同时，回路中也出现零序电流，利用零序电流互感器，取值加以利用，驱动继电器，实现漏电保护。 优缺点：零序电流式漏电保护可以实现放射式电网中横向选择性漏电保护，还可以应用于中性点接地及不接地系统中。但也具有动作电阻值不固定、不能保护对称性漏电以及不能补偿电容电流等缺点。2.5.1 零序功率方向式漏电保护分析零序功率方向式漏电保护（图 5）中，当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
7、号，经放大整形后，由相位比较电路来判断故障支路，最后启动执行电路，切断故障支路的电源，实现有选择性的漏电保护。优缺点：零序功率方向漏电保护具有很强的横向选择性，但也具有动作电阻阻值不固定、不能保护对称性漏电以及不能补偿电容电流等缺点。2.6.1 旁路接地式漏电保护分析旁路接地式漏电保护（图 6）中，当发生单相触电或人身触及电网的一相时，由检测选相器确认故障并输出动作指令，然后由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。优缺点：旁路接地式漏电保护安全性较高，能有效削弱断电后电动机反电势和电网分布电容储能，减少对触电人员的危害，但其具有保护范围单纯、只限单相漏电和人身触
8、电、电路较为复杂等缺点。3、矿井漏电综合保护方案综上所述，我矿使用的各种漏电保护各有各的优缺点，但是要达到比较理想的漏电保护，必须汲取各种漏电保护方式的优点，使之有机结合，形成一个完善的综合保护方案。因此，我矿经过研究，采用了一种综合漏电保护方案。图 7 介绍了我矿应用的一种旁、直、零式选择性综合漏电保护方案。该系统共设置了五种保护单元或插件：附加三相接地电容器组，用来消除方向型保护的动作死区，装设于总开关的负荷侧，其星形点联于接地网，旁路接地式漏电继电器一台，设置在总开关处。有了旁路接地，保护系统的安全性大为提高，使得靠延时的纵向（上、下级）选择性得以实现。直流检测式漏电保护插件一块，装设于
9、总开关内，主要用来弥补方向型漏电保护的动作死区（对称性漏电） ，并作为整个漏电保护的总后备。零序功率方向式漏电保护插件若干，在除总开关以外的所有馈电开关和磁力起动器中各装设一块，主要完成横向（放射式各支路）选择性漏电保护的功能；根据纵向选择性的要求，各自的跳闸延时有一定的区别。直流检测式漏电闭锁插件若干，装设地点同方向型插件，亦可与之合为一个插件。该漏电保护系统的的保护过程用支线 W9 上的发生的单相漏电来说明如下：此时在 20ms 内，2QA、4QA、9QC 所装方向插件和 1QA 处的旁路接地继电器均起动，同时 1QA 中的直流检测式保护插件也起动，其余插件均不起动。在 50ms 以内旁路
10、接地继电器动作，将漏电相在 1QA 处旁路接地，使实际漏电处的电流小于 10mA。经 0.5s 延时，9QC 中的方向保护插件动作，使 9QC 跳闸，切除故障支路 W9 的电源。此后，旁路接地继电器直流检测式保护插件和 2QA、4QA 中的方向保护插件全部返回，整个供电单元除 W9 支路外，经 0.5s 的单相旁路接地运行后自动转入正常运行。4、结束语当前，煤矿井下普遍采用单一化的漏电保护方式，再者厂家制造产品差异性，漏电保护系统很难做到继电保护装置四大基本特性的要求。因此，研究各种漏电保护方式的原理，结合现场供电系统的要求进行优化组合，寻求综合性的漏电保护方案是解决煤矿井下漏电保护的关键所在。
