一種礦用漏電保護器的設計

摘要：介紹了一種適用于礦井下380V、660V、1140V供電系統的漏電保護系統的設計方法。該漏電保護系統以單片機為核心，在總開(kāi)關(guān)處使用附加直流源檢測原理，并在分開(kāi)關(guān)處采用零序功率選擇性漏電保護原理，使得該保護器可以達到漏電保護的選擇性和準確性。
關(guān)鍵詞：漏電保護；選擇性漏電；礦井電網(wǎng)

0 引言
在礦井電網(wǎng)中，井下的環(huán)境惡劣和漏電故障的頻繁發(fā)生均可引起井下電氣火災、瓦斯煤塵爆炸、電雷管提前引爆等重大事故，這就要求供電設備必須裝設漏電保護裝置。本文在綜合分析了礦井供電系統的基礎上，對礦井低壓電網(wǎng)的漏電保護進(jìn)行了研究。
由于附加直流源的檢測方法無(wú)選擇性，不易尋找故障點(diǎn)，而且會(huì )導致整個(gè)工作面停電。而零序功率選擇性漏電保護方法則可克服這一缺點(diǎn)。因為，在總開(kāi)關(guān)上使用時(shí)，如果總線(xiàn)路發(fā)生漏電故障，則整個(gè)工作面都停止供電；而在分開(kāi)關(guān)上采用時(shí)，當供電支路上發(fā)生漏電故障時(shí)，就只對該支路停止供電，其他支路正常工作。本文即以?xún)煞种У碾娋W(wǎng)系統為例來(lái)介紹該漏電保護器的軟硬件實(shí)現方案。

1 檢測原理及方法
1．1 附加直流源的漏電檢測
電網(wǎng)若發(fā)生漏電故障，最容易檢測到的是電網(wǎng)各相對地絕緣電阻的下降。因此，可以在三相電網(wǎng)中附加一個(gè)獨立的直流電源，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直流電流流通。有效檢測該電流大小的變化，就能直接反應電網(wǎng)對地絕緣電阻的變化。因此，有效檢測和利用該電流，就可以構成附加直流檢測式漏電保護。圖1所示是其附加直流源電路，其中，附加直流電源的檢測通
道依次為：直流電源正端、Rs、大地、電網(wǎng)絕緣電阻、三相電網(wǎng)、三相電抗器、R、直流電源負端。

其系統中的檢測電流I可由式(1)求得：

式中，R(L)為三相電抗器每相線(xiàn)圈的直流電阻，RE為接地電阻，r∑為三相電網(wǎng)對地的總絕緣電阻(r∑=r／3)。
事實(shí)上，式(1)中，僅r∑為變量，因此，檢測電流I就可直接反應電網(wǎng)的絕緣情況。取樣電阻上的電壓為：

三相電網(wǎng)對地的總絕緣電阻可由下式計算：

電網(wǎng)正常運行時(shí)，根據式(3)可實(shí)現對電網(wǎng)絕緣電阻的連續監測。當人身觸電或發(fā)生漏電故障使r達到裝置動(dòng)作設定值時(shí)，電路可迅速將電源切除。另外，即使電網(wǎng)的絕緣電阻均勻下降，仍可將此故障現象檢測出來(lái)，這是附加直流電源漏電保護的一大優(yōu)點(diǎn)。對于總饋電開(kāi)關(guān)而言，它已經(jīng)能滿(mǎn)足漏電保護的要求。但是，利用附加直流電源實(shí)現的漏電保護裝置不具備選擇性，當電網(wǎng)中發(fā)生漏電故障時(shí)，該裝置都會(huì )無(wú)選擇性地動(dòng)作。