煤矿低压馈电开关的漏电与改造探析.pdf

总第208期 2020年第8期 机械管理幵发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT Total 208 No. 8, 2020 D0110.16525/j .cnki. cnl4-1134/th.2020.08.068 煤矿低压馈电开关的漏电与改造探析 王阳阳 山西晋城煤业集团沁秀煤业有限责任公司岳城煤矿， 山 西 晋 城 048000 摘 要 为提高矿用低压馈电开关反应的灵敏性和动作的及时性， 基于某矿低压馈电开关应用现状， 介绍了低 压馈电开关总开关漏电保护原理与分开关漏电保护原理， 分析了低压馈电开关分开关不动作与总开关延时过 长的原因， 并针对这些原因提出了 一系列具体改造措施。改造后的低压馈电开关反应更灵敏, 动作更及时。 关键词 馈 电 开 关 漏 电 保 护 动 作 灵 敏 性 改 造 措 施 中图分类号TM772 文献标识码A 文章编号 1003-773X 202008-0161-02 引言 随着煤矿综合采集自动化水平的迅速提升， 其 配套的电气化设备以及自动化机械也逐渐被应用到 煤矿采集过程中。然而由于煤矿采集过程中的环境 极为潮湿， 粉尘含量以及油气含量较高， 很容易出现 电网漏电等突发事故。同时根据国家对于煤矿安全 管理相关规范可知，矿井下的所有机电设备必须配 备相应的漏电防护装置，保证在机电设备产生漏电 事 故 时 能 够 及 时 做 出 反 应 ， 及时切断电源电路。 在现有的漏电保护装置中，低压反馈漏电保护装置 的应用较为广泛。 1漏电保护原理 从低压反馈开关的功能角度进行分析，对低压 反馈开关的功能进行评估， 包括线路的过载、 欠压等 漏电保护。 对于采用低压反馈开关的矿井而言，该低压反 馈开关主要由双漏电保护回路构成，这不仅能作为 电路总开关使用， 同时能够单独作用分开使用， 电路 的工作原理如图1所示。当低压反馈开关作为总开 关使用时只需开关与总位置相接通就能设定保护装 置为总开关。同时在此状态下能够实现电路漏电检 索以及漏电保护。当低压反馈开关作为分开关使用 时需要将保护装置与分位置相接通，进而实现对整 个线路的漏电保护[ 3 ] 。 1 . 1 总开关漏电保护原理 1在总开关功能作用下其漏电检测主要是基于 附加直流方式进行的。其线路连接是从综合位置输 出 36 V直流电压， 然后经过选择开关分流到主回路 与接地端等主要的8 个位置，进而形成完整的电流 回路。 在此状态下， 漏电保护装置能够根据电路的电 收稿日期 2020-05-03 作者简介王阳阳（ 1990 ， 男， 专科， 毕业于山西机电职业技术 学院机电一体化专业， 助理工程师， 主要从事煤矿机电管理方 面的工作。 P IR-800K D I-3 图 1馈电开关工作原理示意图 阻值进行漏电状态判定，同时根据电炉阻值做出针 对性的反应， 进而快速实现漏电保护。 2该总开关漏电保护功能类似于漏电检测回 路 ，其不同之处在于保护装置需要对主电路回路进 行绝缘观察，在绝缘电阻值比设定值低时断开保护 装置的常闭触头， 同时实现总开关的闭锁功能。 1 . 2 分开关漏电保护原理 相比于总开关保护电路，分电路的保护线路就 包含了漏电闭锁以及漏电检测两个回路。而漏电检 测电路的工作原理是零序功率原理。只有当电路中 出现漏电问题时才会在回路中出现零序电流，该零 序电流相比于零序电压会滞后，同时在保护装置做 出上述判断之后就会分开实现电闸的操作。如果保 护装置未能检测到上述现象时分开关就不会跳闸。 正是基于上述原理实现了选择性的漏电保护。 分开关漏电保护功能类似于总开关漏电保护功 能 ，都是对电路中的绝缘电阻进行检测然后做出反 应。 只有在绝缘电阻低于设定状态下保护装置才会断 开常闭触头， 达到电路闭锁。在其他状态下闭合出触 头不会做出反应,漏电保护电路不会起到保护作用。 2低压馈电开关使用现状及故障原因 2 . 1 低压馈电开关使用现状 某矿所使用的低压反馈开关能够在矿井内部实 162. 机械管理开发 jxglkfhjb 第3 5卷 现工作故障的实时监测，其工作对象主要是电压为 1 140 V、 电流为500 A以及频率为50 Hz的线路， 该 低压反馈开关的主要功能是实现整个供电系统的电 路控制以及变电站的总开关等。但是在该反馈开关 实现的过程中发现，该反馈开关在开关动作与漏电 保护之间存在2 s的时间延迟,这就会严重影响到工 作人员的人身安全。 2 . 2 低压馈电开关故障的原因 2.2.1分开关不动作 低压反馈分开关的工作原理是基于保护装置对 于零序电流值与零序电压值之间的相位差进行判定 的。但是在实际的工作环境中因为矿井的环境因素 不同，存在供电电压值较低以及供电电缆长度不够 等问题，使得电路系统发生故障时很难采集到零序 电流值，这就无法判断零序电流与零序电压之间是 否存在相位误差。 经过实际的现场测量发现，矿井采集工作面的 电网存在电容值较低的问题。电网之中的电容值相 对于地面为0.03 jjlF,而故障位置的电路电容值相对 于地面为0.02 jx F。 因此在电路中发生漏电事故时故 障电路中的电流与零序电流之间的关系为 /L3/〇3〇t/p ZC-Cd . 1 式中w为角频率， 取 314rad/s; Z C为电网每相对 地的总电容值， 取 0.03为故障支路相对地的 电容， 取 0.02gF;W为相电压值， 取 380V。因此可 以得知/〇314x 380 x0.011 193.2 |x A* 1.2 mA。 由上可知，故障位置的零序电流值远远小于保 护装置检测到的最小电流值20 mA。 2.2.2总开关延时过长 在线路中出现漏电事故时，反馈电路就会在其 中担任总开关的角色，这时就需要对回路中的所有 电容充电， 而单个电容的充电时间为250 ms。 如果回 路中存在较多的电容时充电时间就会大大延长， 因 此总开关的动作时间就会延长，严重影响到保护装 置效果的发挥。 3低压馈电开关的改造 3_1分开关的改造 对于分开关进行线路改进的效果如上页图1 所 示,如其中的改造1所示， 反馈电路中增加常闭节点 QF2。当该节点断开时就能很好地消除总开关的延 迟干扰。 3 . 2 总开关的改造 在对电路总开关的延迟效应分析之后发现， 正 是因为电容值导致保护装置的零序电流值不能及时 采集到导致这一现象发生。通过上述改进方案可以 较好地提升零序电流值，该保护装置能够采集到的 最小电流为20 mA，进而可知相对应的最小电容值 为 0.19 jxF。 在当前状态下的电网电容值为0.03j j l F， 此时需要增加电路中的电容值。 4改造效果 将改造后的低压馈电开关装置应用到某矿的生 产中发现， 系统的保护功能可以正常运行， 同时总开 关的漏电保护动作相比之前的延迟时间低于250 ms， 可满足实际的矿井生产需求， 这就说明改进后的 反馈开关具备明显的灵敏特性。同时改进后的增设 点电容使得漏电电流增加，同时在矿井工作面上出 现了瓦斯聚集的问题，如果较髙浓度的瓦斯遇到漏 电问题时就会产生爆炸事故。因此需要对漏电电流 值得大小进行校核。 参考文献 [ 1 ] 徐永飞.基于单片机的矿井低压馈电开关保护系统设计及应用 [J] ■自动化应用,2019 8 33-35. [ 2 ] 靳积贤.矿井馈电开关选择性漏电保护探究[J].能源与节能， 20184 66-68. [ 3 ] 李星星.矿用低压馈电开关中选择性漏电保护[J].机械管理开 发， 20179 10-12. 编辑起請） Analysis on the Re of Low Voltage Feed Switch in Coal Mine Wang Yangyang Shanxi Jincheng Coal Industry Group Qinxiu Coal Industry Co. , Ltd. Yuecheng Coal Mine, Jincheng Shanxi 048000 Abstract In order to improve the sensitivity of mine low-voltage feed switch response, based on the application status of mine low-voltage feed switch, the principle of low-voltage feed switch main switch leakage protection and the principle of separate switch leakage protection are introduced. This paper analyzes the reasons why the low-voltage feed switch is not active and the delay of the main switch is too long, and puts forward a series of concrete modification measures for these reasons.The modified feed switch is more active than before. Key words feed switch; leakage protection; action; sensitivity; modification measures