试论防爆电器的漏电保护和漏电闭锁

试论防爆电器的漏电保护和漏电闭锁一 概述 煤矿防爆电器中以电磁起动器和馈电开关为用量最大，探讨这两种产品的保护性能对产品的设计、检验，都是有益的。 电磁起动器和馈电开关中的保护器是用来保护电动机和线路出现过载、短路和断相以及漏电故障的，其中的漏电保护尤为重要。二 漏电保护的必要性 煤矿电动机及其供电线路发生的漏电故障常见的有以下几种： 1 由于受潮使电动机及其供电线路绝缘电阻下降，漏地电流增加使电动机外壳及电器外壳带电； 2 电动机及其供电线路绝缘因老化、机械损伤或电压性击穿等原因使一相接地（金属性接地或弧光接地）； 3 电动机及其供电线路带电体的裸露部分（如有机械性损坏或检修时）被人员直接或通过工具等导电体接触造成一相接地的触电事故（偶然性、短暂性）。 发生漏电故障，如不及时保护，特别在煤矿井下有着严重的后果；它可能导致人身生命的危险；它可能引起瓦斯、煤尘的爆炸；它可能提前点燃雷管；对于中性点接地系统以及系统有着较大分布电容的中性点不接地系统都有可能使电动机一相绕组烧毁。为此对煤矿电动机及其供电线路，特别是井下，必须进行漏电保护。三 漏电安全电流值及绝缘电阻危险值的确定 我国煤矿井下供电系统是变压器中性点严禁接地。人身触电对人的生命安全造成的危害程度主要取决于流经人体电流的大小与作用时间的长短。研究结果表明流经人体的电流与作用时间的乘积小于50mA·s时对人体来说是安全的。但考虑到流过故障点的电流不点燃电雷管爆发而引燃瓦斯和煤尘。取一定的安全系数，1975年煤炭工业部正式确认把人体触电电流与作用时间的乘积规定为30mA·s为安全值。因此，从保护人身触电安全的角度出发，30mA·s是规定漏电保护装置主要技术指标的依据。为达到这一指标有三条途径：（1）提高网路对地绝缘电阻；（2）对网路对地分布电容电流采取有效的补偿措施；（3）提高漏电保护装置与馈电开关脱扣装置的跳闸速度。对于中性点不接地系统的人身触电电流IR，在忽略电网对地分布电容的情况下（一般漏电保护装置中均采用电感补偿） IR3U相/3RR+r绝U： ： 线路相电压RR ：人体电阻，可取最小值 1千欧；r绝 ：线路一相对地绝缘电阻值。按IR30毫安，不难推出在660伏供电系统中r绝35千欧，也就是说当每相绝缘电阻值降低到35千欧时，人身触及一相时就有生命危险。三相电网总的绝缘电阻为三相r绝的并联值（11.7千欧），因此规定对660伏供电系统总的绝缘电阻危险值定为11千欧。对于不同电压等级的供电系统有着不同的数值的绝缘电阻危险值，绝缘电阻危险值就是漏电保护整定的动作电阻值。四 漏电保护 对于中性点不接地系统，一般漏电电流很小，很难区分故障与正常状态，为此要设立一接地的检测电源E，如图1所示。当正常时电流信号U极小，当漏电时漏电信号U足够大，可以由它推动后级触发器实现保护，甚至直接推动灵敏继电器进行保护。为了使三相均能得到检测，通常的做法是检测电压E通过三相电抗器接入三相系统，见图2。对于工频交流电，三相电抗器和零序电抗器具有极大的阻抗，因而使系统对检测部分的影响极小。对于直流来说，三相电抗器、零序电抗器只有极小的电阻，不影响检测的灵敏度。利用三相电抗器和零序电抗器还可以起到补偿系统电容电流的作用，从而减少漏电时通过接地点的电流或人身的触电电流。利用三相零式整流既得到了检测电源，又达到了对三相均进行检测的目的。特别在低电压供电系统中可供采用。如图3。五 漏电闭锁 上述的中性点不接地系统的漏电保护是没有选择性的，只要是在电路上有联系的同一系统，任何地方出现漏电，保护都会动作，因此通常在每一独立系统中，统一设立一漏电继电器，实现漏电保护。但这种方法使任何处漏电必将造成全系统停电的后果，为了更好地鉴别漏电点，以缩短处理事故的时间，目前常用的做法是在开关中增加漏电闭锁。从安全角度来说，漏电闭锁的重要性不亚于漏电保护。漏电闭锁的原理如图4所示，当主控接触器KM释放后，系统断电，漏电闭锁通过接触器常闭接点KM1接入系统，如果系统有漏电，则漏电信号U输出，将保证接触器KM不能再吸合，从而实现闭锁。漏电闭锁后，供电系统其他部分可以照常工作，从而缩小了鉴别故障范围，为迅速寻找故障创造了条件。对中性点不接地系统实行有选择的漏电保护是很困难的，目前大都只设置漏电闭锁，也能部分地达到漏电的有选择保护。为了对系统绝缘水平进行可靠的监视，为了尽可能对各种漏电事故都能进行可靠的检测和闭锁，正确地设计检测电源是必要的。对检测电源的原则要求是要有一定的电压和足够高的内阻。目前国内通用的电压为10-40伏，也有采用100伏的，检测电压过高往往无法做到安全火花，而检测灵敏度一般和检测电压无关。试验证明，绝缘受潮绝缘值均匀下降的情况下，绝缘电阻大小基本和检测电压无关，因此采用低电压进行漏电检测是可取的。要求有足够高的电源电阻，也是为了减少检测电流，以保安全。漏电闭锁检测电路是在开关不工作时接通的。通常在开关主触点分断同时投入，但由于主触点分断时尚有电弧接通，或者所带电动机因继续转动在1-3秒内会有剩磁电势，如果与此同时投入漏电闭锁检测电路，那么上述高电压就会窜入检测电路，造成不应有的损坏。为此通常采用：a，加一延时继电器，使漏电检测电路延时投入，通常延时时间为2-3秒；b 检测电路设计具有自保护功能，当高压窜入时可以抑制或阻挡高电压，从而保护自身电路元件不受损坏。这两种方法都有采用，后者可以节省一个延时继电器，但对电路设计要求较高。在电磁起动器中加装漏电闭锁只需要单相检测，因为被检测对象一般包括三相电动机，通过定子绕组三相是接通的，特别对直流检测电压来说更相当于直接短接，所以无需三相检测。对于在馈电开关中装设的漏电闭锁仍应考虑进行三相检测。考虑到在一台漏电继电器保护的供电系统范围内可能同时有2-3处设备绝缘电阻降低。为了保证设备开关闭锁后仍然能投上漏电继电器，必须使闭锁电阻值确定为漏电继电器动作电阻值（即上述绝缘电阻危险值）的2-3倍。当然，如果井下机电管理水平较高，能经常保持较高的绝缘水平时，闭锁电阻值可以适当提高，反之只能相应降低一些，否则开关经常闭锁，设备无法正常运转，也会影响生产六 结束语 漏电保护装置是煤矿井下不可缺少的安全设备，常用的有JJB-380/660 矿用隔爆型捡漏继电器。而漏电闭锁是实现部分选择性漏电的必要补充，因此在大多数矿用开关中都有此功能，如QBZ系列矿用隔爆型真空电磁起动器中都具备漏电闭锁功能。研究和探讨这两种保护是很必要的。 1