一種礦用漏電保護(hù)器的設(shè)計(jì)

摘要：介紹了一種適用于礦井下380V、660V、1140V供電系統(tǒng)的漏電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。該漏電保護(hù)系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，在總開關(guān)處使用附加直流源檢測(cè)原理，并在分開關(guān)處采用零序功率選擇性漏電保護(hù)原理，使得該保護(hù)器可以達(dá)到漏電保護(hù)的選擇性和準(zhǔn)確性。
關(guān)鍵詞：漏電保護(hù)；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(zāi)、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(shè)備必須裝設(shè)漏電保護(hù)裝置。本文在綜合分析了礦井供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)礦井低壓電網(wǎng)的漏電保護(hù)進(jìn)行了研究。
由于附加直流源的檢測(cè)方法無選擇性，不易尋找故障點(diǎn)，而且會(huì)導(dǎo)致整個(gè)工作面停電。而零序功率選擇性漏電保護(hù)方法則可克服這一缺點(diǎn)。因?yàn)?，在總開關(guān)上使用時(shí)，如果總線路發(fā)生漏電故障，則整個(gè)工作面都停止供電；而在分開關(guān)上采用時(shí)，當(dāng)供電支路上發(fā)生漏電故障時(shí)，就只對(duì)該支路停止供電，其他支路正常工作。本文即以兩分支的電網(wǎng)系統(tǒng)為例來介紹該漏電保護(hù)器的軟硬件實(shí)現(xiàn)方案。

1 檢測(cè)原理及方法
1．1 附加直流源的漏電檢測(cè)
電網(wǎng)若發(fā)生漏電故障，最容易檢測(cè)到的是電網(wǎng)各相對(duì)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(dú)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(duì)地的絕緣電阻上將有直流電流流通。有效檢測(cè)該電流大小的變化，就能直接反應(yīng)電網(wǎng)對(duì)地絕緣電阻的變化。因此，有效檢測(cè)和利用該電流，就可以構(gòu)成附加直流檢測(cè)式漏電保護(hù)。圖1所示是其附加直流源電路，其中，附加直流電源的檢測(cè)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(fù)端。

其系統(tǒng)中的檢測(cè)電流I可由式(1)求得：

式中，R(L)為三相電抗器每相線圈的直流電阻，RE為接地電阻，r∑為三相電網(wǎng)對(duì)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(cè)電流I就可直接反應(yīng)電網(wǎng)的絕緣情況。取樣電阻上的電壓為：

三相電網(wǎng)對(duì)地的總絕緣電阻可由下式計(jì)算：

電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，根據(jù)式(3)可實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)絕緣電阻的連續(xù)監(jiān)測(cè)。當(dāng)人身觸電或發(fā)生漏電故障使r達(dá)到裝置動(dòng)作設(shè)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(xiàn)象檢測(cè)出來，這是附加直流電源漏電保護(hù)的一大優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于總饋電開關(guān)而言，它已經(jīng)能滿足漏電保護(hù)的要求。但是，利用附加直流電源實(shí)現(xiàn)的漏電保護(hù)裝置不具備選擇性，當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生漏電故障時(shí)，該裝置都會(huì)無選擇性地動(dòng)作。