煤礦供電電線電纜線路基于零序電流方向的漏電保護(hù)

通過對利用兩零序電流互感器零序電流方向的漏電保護(hù)原理及其特點研究，將保護(hù)動作范圍**在分支饋電開關(guān)到磁力起動器之間，各級漏電保護(hù)之間的縱向選擇性無需通過時間差來實現(xiàn)，本身就可以實現(xiàn)縱橫向選擇性，更容易判斷保護(hù)范圍內(nèi)的漏電故障。

一、供電系統(tǒng)類型

①深井供電系統(tǒng)。適用礦層埋藏深、傾角小、采用立井和斜井開拓、生產(chǎn)能力大的礦井。6kV高壓電能從礦井地面變電所母線引出，先由沿井筒敷設(shè)的鎧裝電纜送至井下主變電所，再送到采區(qū)變電所或移動變電站降壓，得到660V或1140V低壓電，然后經(jīng)過采掘工作面配電點，向采掘機(jī)械等設(shè)備供電。

②淺井供電系統(tǒng)。對礦層埋藏不深（距地表100~200m內(nèi)）的情況，處于經(jīng)濟(jì)和運行方便的考慮，一般采用淺井供電系統(tǒng)。對于采區(qū)距井底車場較遠(yuǎn)（>2km）、井下負(fù)荷小、涌水量不大的礦井，可經(jīng)架空線路，將6~10kV高壓電由地面變電所送至與采區(qū)位置相應(yīng)的地面變電亭，再降壓至380V或660V，再沿鉆眼送至井下采區(qū)變電所；當(dāng)采區(qū)負(fù)荷小而井底車場負(fù)荷大時，對井底車場可沿井筒敷設(shè)高壓下井煤礦電纜樣品供電；對采區(qū)的供電，可沿鉆眼敷設(shè)低壓電纜提供；對采區(qū)巷道很長、負(fù)荷又大，為保證正常電壓，可經(jīng)高壓架空線路，將電能送至與采區(qū)對應(yīng)位置的配電點，沿鉆眼敷設(shè)高壓電纜，向井下采區(qū)變電所供電，再由該變電所降壓，向工作面提供低壓電力。

二、問題的提出

隨著采煤綜合機(jī)械化的發(fā)展，井下用電量的增加，我國煤礦井下低壓供電電網(wǎng)三級有選擇性的漏電保護(hù)系統(tǒng)采用旁路接地的漏電保護(hù)方案。每個磁力起動器內(nèi)的DXL-1140V漏電保護(hù)器作為磁力起動器配出線的漏電保護(hù)，構(gòu)成**級；每個分支饋電開關(guān)中的DXL-1140Q漏電保護(hù)器作為分支饋電開關(guān)到磁力起動器之間的漏電保護(hù)，構(gòu)成第二級；第三級是BJJ4隔爆型帶旁路接地的總檢漏繼電器，與總的饋電開關(guān)配合。此系統(tǒng)的橫向選擇性通過零序電流方向?qū)崿F(xiàn)，縱向選擇性采用時間差原理，總檢漏繼電器動作時間約需0.5s，第二級漏電保護(hù)的動作時間也要0.2~0.25s，對人身安全不利。為了解決選擇性與動作時間的矛盾，人們在總的檢漏繼電器加入人為的旁路接地裝置，電網(wǎng)發(fā)生單相漏電或人身觸電時由選相電路確認(rèn)故障相別，并由執(zhí)行電路使故障相經(jīng)小電阻接地，漏電電流大部分經(jīng)旁路電阻入地，漏電或人身觸電電流變得很小。因而，旁路接地的動作時間必須短，否則將失去旁路接地的意義；選相必須準(zhǔn)確，否則人觸電時加在人身上的電壓反而升高變成線電壓，造成傷亡事故；在旁路接地動作前各級檢漏繼電器必須記憶下故障支路，否則將失去選擇性；故障支路切除后旁路接地必須解除。滿足這些要求的系統(tǒng)必然很復(fù)雜，各級之間的配合很嚴(yán)密，給運行、維護(hù)帶來一定的困難。針對這一問題，他們研究出一種不用旁路接地的新漏電保護(hù)原理，設(shè)計出既能滿足漏電保護(hù)動作的快速性又有選擇性的三級漏電保護(hù)系統(tǒng)。

三、兩零序電流互感器零序電流方向的漏電保護(hù)原理

**級磁力起動器配出線的漏電保護(hù)仍然可以利用過去的零序電流或者零序電流方向的原理；從分支饋電開關(guān)到磁力起動器的漏電信號由零序電流互感取得，組成第二級漏電保護(hù)，同總的饋電開關(guān)配合的總檢漏裝置可以選用現(xiàn)有的BJ2等產(chǎn)品，既可以對整個電網(wǎng)絕緣均勻下降檢測又作為整個電網(wǎng)漏電的后備保護(hù)。第二級采用2個零序電流互感器，裝在保護(hù)范圍的首末端。發(fā)生單相漏電或人觸及一相導(dǎo)體時，經(jīng)零序電流互感器流出、流入保護(hù)范圍的電流方向分別規(guī)定為正、負(fù)。如果讓流過某支路首末端零序電流互感器的電流方向均為正，漏電保護(hù)裝置動作；反之不動作，就可以將保護(hù)范圍限制在2個零序電流互感器以內(nèi)，保護(hù)動作范圍**在分支饋電開關(guān)到磁力起動器之間，各級漏電保護(hù)之間的縱向選擇性無需通過時間差來實現(xiàn)，原理本身就可以實現(xiàn)縱、橫向選擇性。各級漏電保護(hù)均可以做成瞬時動作，總檢漏繼電器的動作時間只比瞬時動作的漏電保護(hù)器長1個時間差。

四、兩零序電流互感器零序電流方向漏電保護(hù)的特點

①、當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生漏電故障時，流經(jīng)首末端零序電流互感器的電流均為正，即同相位；在保護(hù)范圍外發(fā)生漏電故障時，流經(jīng)2個零序電流互感器的電流反相位，易于判斷故障的范圍。

②、不僅在零序電流方向?qū)崿F(xiàn)選擇性漏電保護(hù)的地方可以采用此原理來實現(xiàn)選擇性漏電保護(hù)，而且還適用于高壓環(huán)形電網(wǎng)。

③、采用此原理得多用1個零序電流互感器，但是不用零序電壓，各級保護(hù)無需進(jìn)行時間配合，保護(hù)器及整個系統(tǒng)簡單、可靠，易于維護(hù)。

④、第二級末端零序電流互感器應(yīng)放在**臺磁力起動器的母線盒內(nèi)，二次側(cè)的信號可以通過電纜的輔助芯線或者兩芯電纜送到首端進(jìn)行比相，末端的信號可能比較小，送到首端可能有一定的相移，在傳送的過程中會有一些干擾，這些都是必須在設(shè)計漏電繼電器時給予考慮的。