煤矿低压“漏电电阻检测”原理的探讨

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1、煤矿低压“漏电电阻检测”原理新探讨谷志伟马庆石长征摘要：本文通过分析煤矿井下低压漏电保护装置原理，指出漏电电阻检测原理是造成现有漏电保护装置误判的主要原因。并提出了一种新的漏电电阻检测原理“零序电压修正法”，该原理响应速度和检测精度均能满足总开关和支路开关的要求。该原理产品在煤矿应用取得了良好的效果。关键词：煤矿；低压；漏电保护；漏电电阻低压漏电保护是煤矿井下供电系统的重要保护，但是现有漏电保护拒动和误动现象严重，常常是支路漏电总开关越级跳闸。这不仅造成大面积停电，而且由于切断漏点时间延长，损坏设备和电缆的可能性加大，漏电产生的电弧光对煤矿安全危害性加大，漏电产生的零序电流对生命危及程度也加

2、大。普遍认为造成支路漏电时，“支路开关拒动，总开关越级跳闸”的“顶总”现象是现有的漏电保护的选择性差造成的。我们通过对现有漏电保护的选择性原理和漏电电阻检测原理进行研究认为：引起低压漏电越级跳的主要原因不是漏电保护的选择性原理有问题，而是现有漏电保护的漏电电阻检测原理存在严重缺陷。一、漏电保护的选择性原理现有漏电保护的选择性漏电保护均采用“零序功率方向原理”。该原理是利用漏电时漏电支路和非漏电支路对零序电压的相位不同作出选择性保护。图一是三条支路的低压系统漏电时的零序电流、零序电压向量图。5漏电时，非漏电支路零序电流超前零序电压90°，漏电支路零序电流滞后零序电压90°。零序电流滞后零序电压

3、的支路是漏电支路。如果系统所有支路零序电流都超前零序电压时，为总线漏电。图一中，支路3漏电时，漏电支路的零序电流IC与非漏电支路零序电流3I01和3I02方向相反。漏电保护作出支路3漏电判断。二、漏电保护的漏电电阻检测原理现有漏电保护漏电电阻的检测原理有二种：“附加直流电压法”和“零序电压法”。1、“附加直流电压法”检测漏电电阻。由三相电抗器形成中性点，在中性点和地间串接一直流电源和直流电流采样元件。当系统漏电时，漏电点、电网变压器二次回路、电抗器、直流电源、采样电阻和地之间构成回路。根据欧姆定律，直流电流的大小直接反映了电网对地绝缘水平。早期的漏电继电器直接用直流电流反映漏电电阻（电流表，

4、刻度为千欧表）。智能型开关用采样电阻上的直流电压反应漏电电阻的大小，如图二所示。当漏电电阻小到动作值（采样电阻检测到的直流电压到动作值）时，装置动作。“附加直流电压法”检测漏电电阻，采样电流和漏电电阻成反比，检测精度高。但是由于三相电抗器的接入，电感电流不能跃变，响应程度慢，从发生漏电，到电流达到稳定一般需要200毫秒以上。动作时间是漏电保护装置另一个重要指标。《MT189-88矿用隔爆型检漏继电器》（以下简称《MT189-88》）要求：总开关的动作时间是200毫秒，分路开关的动作时间是30毫秒。显然“附加直流电压法”无法满足分路开关对动作时间的要求。2、“零序电压法”检测漏电电阻。中性点不

5、接地系统发生漏电时，中性点电压升高，金属性漏电时，中性点电压为相电压。用零序电压反应漏电电阻，这就是“零序电压法”检测漏电电阻。“零序电压法”检测漏电电阻响应速度快，满足支路漏电保护对动作时间要求。但是，低压漏电保护判断漏电的指标不是零序电压，而是漏电电阻。零序电压和漏电电阻有关，但不像欧姆定律那样直接电流与漏电电阻的5反比关系，当电压一定时，电流只与电阻有关。而零序电压是关于系统电压、系统容抗和漏电电阻的多变量函数。零序电压不仅与漏电电阻有关，还受系统电压和系统容抗的影响。零序电压随漏电电阻的降低而增加，只能反应了漏电电阻影响零序电压的趋向。（1）系统电压对零序电压的影响：系统电压对零序电

6、压的影响是显然的，零序电压随系统的升高而升高。《MT189-88》要求：电网电压在额定电压的(75%～110%)变化时,漏电电阻动作误差不大于20%。零序电压和系统电压成正比，当电网电压在额定值的(75%～110%)变化时,动作电阻误差可达25%。（2）系统电容对零序电压的影响：《MT189-88》要求，系统电容在（0.1μF～1μF）范围内变化时作电阻误差不大于20%。下表是380伏系统的零序电压与系统电容C和漏电电阻R的关系。表中，是在电网电压380伏不变的情况下计算结果。C:μFR:kΩ00.10.220.330.470.68102202202202202202202201220218

7、.4214.8209.5200.6184.7159.73.5220208.4177.6148.5119.089.463.73022073.234.823.416.511.47.8《MT189-88》中规定：380V系统的漏电电阻动作值为3.5k。我们对上表作如下分析：同一漏电电阻时，系统电容增加，零序电压降低；同样3.5k电阻漏电，系统电容0.1uf和1uf时，零序电压相差近150伏；30K漏电时，零序电压7