【煤矿井下供电系统中漏电保护技术研究】 煤矿选择性漏电保护

　　【摘 要】文章针对煤矿供电系统中高压漏电保护的问题进行了分析，根据零序电压、电流的特征与高压漏电保护整定原则，对现有电流方向型高压漏电保护装置进行了性能分析，并分析了漏电保护计算整定方案，对实际工作有一定的指导意义。
　　【关键词】矿井；漏电保护；数据分析
　　近年来，随着大型矿井的增多，煤矿高压漏电保护装置无论在使用、制造和理论研究等方面都有很大的发展和变化。由于隔爆型高压真空配电装置在井下使用愈来愈广泛，配电装置漏电保护采用零序功率方向型原理，必须正确整定漏电保护，缩小漏电影响范围，保证井下高压供电安全可靠。
　　1.零序电压的特征
　　煤矿变压器中性点不接地的供电系统，发生一相不完全接地后，故障相对地电压大于零小于相电压，非故障相对地的电压则大于相电压小于线电压，系统的相间电压大小和相位不发生变化，系统的线电压仍保持对称。发生一相完全接地后，故障相对地电压变为零，非故障相的对地电压升高倍，即为线电压，系统的相间电压的大小及相位均没有发生变化，中性点发生严重位移，中性点对地电压变为相电压，电压互感器开口三角处出现100V的零序电压，故障线路、非故障线路零序电压值相。
　　2.零序电流的特征
　　正常时各相集中电容在三相对称电压作用下，产生的电容电流也是对称的，在对称点电压的作用下，各相对地电容电流大小相等，相位相差120°，各相对地电容电流矢量和为零。发生一相接地故障后，故障线路中的零序电流方向由线路指向母线，即滞后于零序电压90°，漏电零序电流的大小与接地时的运行方式和接地阻抗有关，并列回路越多零序电流越大，线路越长零序电流越大，故障线路零序电流大小为本级其它线路零序电流之和。非故障支路零序电流方向由母线指向线路，即超前于零序电压90°。
　　3.高压漏电保护整定原则
　　1）高压漏电保护装置主要采取地面变电所、井下中央变电所、采区变电所形成三级保护系统。发生接地故障的高压线路应动作于信号或跳闸。
　　2）关于高压漏电保护装置的动作参数选取应符合下列取值范围。
　　最低起动二次零序电压：U0≥3V；
　　最高整定二次零序电压：U0≤25V；
　　最低起动一次零序电流：I0≥0.5A；
　　最高整定一次零序电流：I0≤6A。
　　3）高压漏电保护系统各级纵向之间的配合选择，按时间阶梯整定。原则上最上一级时间最长，最下一级时间最短，从最下一级向上级整定时间逐渐延长。
　　4）移动变电站应动作于跳闸，高压电动机应动作于跳闸，一般生产线路的变压器应动作于跳闸，风机、水泵应动作于报警信号，向下级变电所馈出线路应动作于报警信号，变电所内总进线开关应动作于报警信号。
　　4.漏电保护经验数据整定方案
　　漏电保护参数的选择可参考下表参数变化规律，对电网总电容≤4μF时，其最小起动电流应取小些，最大整定电压应取大些；而对于电网总电容>4μF时，其最小起动电流应取大些，最大整定电压应取小些（见表1）。
　　零序电压U0按上表推荐数值，依据电网电容选取，可比上表适当放大起动电压。
　　零序电流I0按上表推荐数值，依据电网电容选取，可比上表适当放大起动电流。
　　动作时间t0依据供电关系及开关位置，从最远端取动作时间最短，向上级逐渐增大的原则选取。
　　5.漏电保护计算整定方案
　　5.1漏电零序电压的计算
　　整个电网的零序电压在电网的任何部位，无论是故障线路还是非故障线路都是一样的。电压互感器二次三角零序电压U0可以通过计算求得，整定值应小于计算值，必须大于起动零序电压。
　　式中：Rd为接地电阻，Ω；ω为角速度，弧度/秒，取314；C为电缆的接地电容，F。也可选取推荐数值为15V。
　　5.2漏电零序电流的计算
　　1）电缆线路单相接地电容电流I0j按下式计算：
　　6kV电缆线路：
　　10kV电缆线路：
　　式中：S为电缆芯线的标称截面，mm2；Ur为线路额定线电压，kV；I为线路长度，km。
　　2）架空线路单相接地电容电流I0j按下式计算：
　　无架空地线单回路：I0j=2.7·Ur·I·103
　　有架空地线单回路：I0j=3.3·Ur·I·103
　　3）控制变压器、电动机的零序电流I0j的选取：
　　控制该类负荷的零序电流特别小，可以忽略不计，选取时按躲过断路器合闸时不同期性考虑，建议根据实际选为1～2A。
　　4）零序电流值查表取近似值，如表2所示。
　　6.高压漏电保护的整定
　　6.1漏电报警整定
　　漏电I段（即漏电报警）定值按躲过线路可能出现的最大容性电流（环型或联络开关合闸时的电容电流）的1.2倍整定，则漏电保护整定值为：
　　I0=1.2×I0j；不投跳闸，只报警。
　　零序电压、零序电流、动作时间的选取：
　　零序电压U0原则上优先取15V，如无15V档，可依据井下电网相对较大的选20V，电网相对较小的取10V。
　　零序电流I0按计算或查表后计算出的零序电流，依据上式算出整定值。
　　动作时间t0依据纵向供电关系及开关位置，从最远端取动作时间最短，向上级逐渐增大的原则选取。
　　6.2漏电跳闸整定
　　漏电Ⅱ段（即漏电跳闸）定值按躲过线路可能出现的最大容性电流（环型或联络开关合闸时的电容电流）的1.5倍整定（1.5为可靠系数），则漏电Ⅱ段整定值为：
　　I0=1.5×I0j；投跳闸。
　　零序电压、零序电流、动作时间的选取：零序电压U0原则上优先取15V，如无15V档，可依据井下电网相对较大的选20V，电网相对较小的取10V。零序电流I0按计算或查表后计算出的零序电流，依据上式算出整定值。动作时间t0依据纵向供电关系及开关位置，从最远端取动作时间最短，向上级逐渐增大的原则选取。
　　7.结语
　　综上，文中阐述了煤矿供电系统中高压漏电保护的技术研究与实践，在煤矿井下高压真空配电装置进行整定应用，保护动作可靠，没有出现误动和拒动现象，对煤矿井下等类似工程均具较好的借鉴参考价值。

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