井下低压电网直流检测式选择性漏电保护

井下低压电网直流检测式选择性漏电保护

林庆森

浙江科畅电子股份有限公司江浙江温州325800

摘要：随着科技进步，单回路的矿用馈电开关已不能满足现场生产需要。基于此，针对多回路馈电回路进行选择性漏电保护设计，能够实现产品对漏电回路更好的甄别，采用simulink搭建仿真平台，对选择性漏电保护进行仿真研究，得到了判断依据，实现了对电路的有效保护，确保人身及矿井生产安全的同时，提高了生产效率。

关键词：选择性漏电保护；多回路；零序电压；零序电流

前言

“电气安全”它是人们在生产和生活中最基础的要求和用电保障，用电过程中，总会存在安全隐患，比如：漏电。漏电问题造成的影响不单单是线路上的安全问题，而且还会影响到设备的正常使用功能，甚至还会发生安全隐患造成火灾，使人们的生命安全和经济财产难以得到保障。所以，为了可以有效的解决电力泄漏的根源问题，施工人员必须要在线路上安装保护装置，从而保障用电安全和减少安全隐患。

1漏电保护装置概述

漏电保护装置可以有效的检测到不正常的电流情况，识别出线路故障问题，及时积极的切断电源，确保线路故障点、用电设备和人们的安全，减少对人身的用电伤害，减少火灾发生的可能性。漏电保护装置的功能十分的强大和有效，切断额定的电流值（不超过30mA），起到一个保护作用。假设其他的保护装置也同时存在着问题，那么效果就会不尽人意，那么该装置将会充分的发挥其作用，达到保护作用。漏电保护装置也会存在一些问题，比如过度的保护电路从而导致欠压和过压保护现象的存在。

2漏电保护装置的应用目的

2．1保护人体安全目的

人体触碰到电流身体就会产生相应触电反应，如果想要探究漏电保护装置是否有起到保护的效果，那么可以参考和研究人体触碰到不同数值的额定电流时身体所产生的反应。额定电流值的数值大小和触碰时间长短，造成人体损伤的程度也是不同的。根据欧姆定律我们可知，电流和电压这两者的关系是成正比的。假设电阻器不是固定的并且电压是固定的，那么电流和电阻成反比。电阻存在这很多不稳定的现象，会遭受环境因素及其它因素的影响，比如外界环境因素空气湿度、皮肤粗糙程度等。接触电压与接触泄漏线有很大的关联。根据探究数据可得，假设泄漏线的电流值为220V，那么通常情况下，人体电阻是没有安全威胁性的，那么随之交流电流通过人体的额定值肯定是低于60mA，通过时间不可能会大于0．49s，这是安全的。所以，在电气工程施工过程中，假设设备发生了泄漏的现象，并和人体的接触电压的额定值大于50V的时候，那么就会危险到人体的生命安全。所以，电力单位可以采用漏电保护装置限制电流的大小，假设电流限制值超过了30mA，那么漏电保护装置就会自动的启动保护装置，并及时的切断电源，对设备和故障点实施保护作用。

2.2防止电气火灾发生的目的

在电气工程施工中的常见的故障是接地故障，接地故障的额定电流值比较小，所以线路故障点很难会发生融焊的现象，却容易引起电弧之间的错位和地故障点形成电流，用2A电流来举例说明，当形成的高压温度大于2000摄氏度的时候，就会发生火灾，导致周围的可燃物燃烧。所以，电力单位则需要采取漏电保护装置杜绝安全隐患和火灾的发生。

3低压馈电开关的保护技术

常见的采用的低压馈电保护开关有三种，分别完成过流、短路、漏电保护工作。本文中重点讨论的漏电保护，其工作原理就是切断电源，防止漏电电流引起瓦斯爆炸，从而减少煤矿井下工作人员的伤亡。

而常见的漏电保护，有两种保护类型。即集中式漏电保护和分散式漏电保护。集中式漏电保护，采用单相接地的方式，在漏电时完成保护行为；分散式漏电保护采用三相对敌绝缘的方式，不断降低绝缘水平以实现对漏电故障的保护。

在两种漏电保护方式中，前者可用于高压电网和低压电网，根据具体情况对高压电网、低压电网单向选线保护，后者用于低压电网，通过继电器对附加直流电流进行检测来对整个电路进行保护。这里的直流电，主要来源于整流电路，电流通过电网，与绝缘电阻形成通路。下面我们重点讲解适用于低压电路的分散式漏电保护技术。

3.1分散式漏电保护原理

在整个电路中，电缆分布电容利用本身性质，允许交流电通过而隔离直流电，实际中的电缆分布电容的电容容量相当大，对交流电而言等同于通路。整个电路在进行工作时，随着电路中相应电阻阻值不断变小，通过继电器的电流就会越来越大，当电阻阻值小到一定程度，流经继电器的电流就会达到临界值，通过电磁原理使继电器开始工作，相关工作电路中的脱扣线圈分离，开关就会跳闸，从而完成整个漏电保护动作。其优势在于动作保护范围全面，但是也存在动作时间较长的缺陷。

3.2零序电流漏电保护

零序电流漏电保护要完成漏电保护动作，就要通过打破电网三项电压之中三项负载的对称性，以使电流在零序中不再为零，才能达到漏电保护的目的。相比于分散式漏电保护技术来说，零序电流漏电保护的横向选择性更强，但是在实际应用中，如果漏电事故发生在电网之中，零序电流漏电保护就会导致整个电网停电，因此会影响正常生产，加之矿井中地形复杂，突然断电还有可能引发其他的事故。

此外，如果三相同时出现漏电情况，零序电流漏电保护就无法正常检测和完成保护动作，也就失去了漏电保护的功能。因此在实际的煤矿井中，大多采用零序电流漏电保护和其他漏电保护技术结合使用，比如常见的智能型馈电开关，就是使用零序电流漏电保护，同时附加直流检测保护，由此使得整个电压馈电开关具有选择性的漏电保护，从而达到全面漏电保护的目的。

4一种具有漏电保护的直流稳压电源的设计

4.1直流稳压电源电路

设计直流稳压电源电路模块的基本思想是对电源电压进行变压、整流、滤波和稳压。该稳压电路由基准电压、采样、比较放大、调整等电路组成。稳压电路利用负反馈原理来稳定输出电压，即先通过采样电路把输出电压及其变化量取出，然后将采集来的电压信号与给出的基准电压进行比较放大，再用比较放大电路的输出值去控制调整管的导通程度，从而使直流稳压电路的输出电压在一定的范围内保持稳定。

4.2漏电检测电路

漏电检测电路模块主要由放大电路和电流传感器组成。用电阻和电流表组成模拟漏电支路，调节电阻，并将漏电动作设定为30mA，当电源发生漏电且大于所设定的电流值时，漏电检测电路就会立即通过关断保护电路自动断开电源使电源得到保护。为了使漏电检测电路检测到通过的微弱信号，需在电流传感器后加入两级运算放大电路，提高检测电流的灵敏度。

4.3关断保护电路

关断保护电路由开关、按钮K和控制电路组成，其中，控制电路又由继电器、场效应管等器件组成。当转换开关接到“2”端，且漏电保护装置的输出端接阻值为20Ω的负载时，若直流稳压电源发生漏电，漏电保护电路动作后，负载两端电压将变为0V，并且保持自锁状态。

5结束语

煤矿井下低压馈电开关的漏电保护是整个煤矿井下电路系统正常工作的保障之一，虽然不需要人工进行任何操作，但是其包含的技术含量较高，无论是日常检修还是完成漏电保护后的恢复，都需要由专业的技术人员来进行。此外，老旧的设备故障率和设备寿命会有缺陷，发生故障时可能要对某分设备进行更新或者替换，所以煤矿公司要注意对专业人才的引进和技术设备的及时更新。本文中也提到，不同的生产厂家生产的无论是原件还是成品，都会有所不同。所以煤矿企业在选择设备时，最好与固定的生产厂家练习，以免产生不必要的麻烦和隐患。

参考文献：

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[2]王志强.建筑电气中漏电保护器的应用[J].科技创新与应用，2012，28（01）：99-100.

[3]胡凯.建筑电气工程施工中的漏电保护技术分析[J].施工技术，2017（02）：06.