13第三节煤矿高压漏电保护

1《煤矿电气保护》第一节防爆电气设备第二节防触电与保护接地第三节煤矿高压电网漏电保护第四节煤矿高压电网过流保护……………………………………………邹有明，河南理工大学电气教授国家一级安评师，享受国家特殊津贴。136038942452第三节煤矿高压电网漏电保护1基本知识（规程要求，漏电概念，接地方式，对地电流，脱谐度与阻尼率）2煤矿高压漏电保护的设置原则3煤矿高压漏电保护的整定4电网对地电容与单相接地电流的确定31基本知识1.1规程、规范的相关要求1.1.1《煤矿安全规程》第455条井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备，应具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护。井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，应装设短路、过负荷和漏电保护装置。……4第457条矿井高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流不超过20A。地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，必须装设有选择性的单相接地保护装置；供移动变电站的高压馈电线上，必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。51.1.2《工业电力装置过电压保护设计规范》第3.4.2条中性点经消弧线圈接地的电力网，在正常运行情况下，中性点的长时电压偏移不应超过额定相电压的15％。第3.4.3条装有消弧线圈的35kV及以下的电力网，故障点的残余电流不宜超过10A。必要时可将电力网分区运行，以减少残余电流。消弧线圈应采用过补偿运行方式。如消弧线圈容量不足，允许短时期以欠补偿方式运行，但脱谐度不宜超过10％。61.2电网漏电与单相接地1.2.1电网漏电电网对地阻抗降到设定的保护动作值及以下即为电网漏电。1.2.2单相直接接地电网的某一相与大地或接地网直接接触的漏电故障。1.3电网中性点的接地方式7图1－1各种中性点接地方式直接接地；不直接接地：不接地和经阻抗接地。经阻抗接地：经高电阻、经消弧线圈并联电阻接地81.4电网对地电流1.4.1对地泄漏电流电网经线路对地绝缘阻抗分散入地的电流，包括电阻、电感和电容电流。1.4.2对地电容电流以电缆为主的煤矿6kV高压电网，泄漏电流的主要成份是对地电容电流。1.4.3单相接地（电容）电流煤矿6kV高压电网发生单相接地故障时，经故障点流入大地的电流。91.5脱谐度ν与阻尼率d1.5.1消弧线圈补偿状态的脱谐度ν对单相接地电容电流的补偿程度。（3－1）1.5.2电网的阻尼率d电网单相接地电流有功分量Ir与单相接地电电流Id之比（3－2）2113dLdIIILCν=1rdIdIrC101.5.3消弧线圈的三种运行状态①全补偿，ν=0，IC=IL，3ωC=1/ωL，单相接地电流Id为最小，等于Ir；②欠补偿，ν＞0，IC＞IL，3ωC＞1/ωL，单相接地电流Id以容性电流为主；③过补偿，ν＜0，IC＜IL，3ωC＜1/ωL，单相接地电流Id以感性电流为主。112煤矿高压漏电保护的设置整定原则2.1高压漏电保护系统的设置①凡是设置过流保护的开关，就必须设置漏电保护，其纵向延时时间与该开关的定时过流延时相同。②同一母线各出线开关之间的横向选择性，由相应的漏电保护原理来实现。（目前为零序功率方向）122.2跳闸与报警的选择2.2.1适用于跳闸的情况①井下移变控制开关；②井下非一级负荷控制开关。2.2.2适用于报警的情况①地面各6～10kV出线开关；②井下未选定漏电跳闸的开关；③带有一级负荷的开关。132.3漏电保护整定方式的选择①矿井地面总变电所6～10kV母线分列运行，两段母线分别整定。②矿井地面总变电所6～10kV母线联络开关合闸运行，合并为一段母线整定。3煤矿高压电网漏电保护整定方案3.1所需参数3.1.1供电线路参数：型号、截面、长度。143.1.2各类电缆单相接地电流表3－1MYJV型6（10）kV交联聚乙烯铜芯电缆ICd表3.1.3地面各段母线对地电容∑C与单相接地电流Id（由计算或测定求得）153.2高漏保护整定值的确定3.2.1中性点不接地高压电网1）二次零序电压整定值U02-Z的确定所有开关均取相同的整定值U02-Z。∑C≤6μF时，取U02-Z＝15V；6μF＜∑C≤12μF时，取U02-Z＝10V；12μF＜∑C≤18μF时，取U02-Z＝5V（6kV电网）。2）一次零序电流整定值I01-Z的确定16所有开关均取相同的整定值I01-Z。①6kV电网的I01-Z∑C≤6μF，取I01-Z＝0.5A；6μF＜∑C≤12μF，取I01-Z＝1.0A；12μF＜∑C≤18μF，取I01-Z＝1.5A。②10kV电网的I01-Z∑C≤4.5μF，取I01-Z＝1.0A；4.5μF＜∑C≤6μF，取I01-Z＝1.5A；6.0μF＜∑C≤12μF，取I01-Z＝2.0A。173.2.2中性点经消弧线圈接地的高压电网1）采用零序电流有功分量方向型原理U02-Z＝15V。I01-Z＝0.5A（6kV）、1.0A（10kV）。2）采用零序功率方向型原理必须使用“定流10A欠补偿方式”。U02-Z＝10V（6kV）、15V（10kV）。I01-Z＝1.0A（6kV）、1.5A（10kV）。184电网对地电容与单相接地电流的确定4.1基本计算公式4.1.1各类电缆对地电容CCCC＝1732LCICd／（ωU），μF（3－3）4.1.2电网对地总电容∑C∑C＝K（∑CC＋∑LC），μF（3－4）4.1.3电网单相接地电流IdId＝ωU∑C／1732，A（3－5）ICd——各类电缆的每公里单相接地电流，A／km。19表3－1MYJV型6（10）kV交联聚乙烯铜芯电缆ICd表204.2架空线路的对地电容6kV架空线路：CL0≈0.018μF／km；10kV架空线路：CL0≈0.028μF／km。（CL0的数值与导线截面无关）4.3计算步骤①据矿井供电系统图，列出6kV母线Ⅰ段所联线路的类型、截面和长度；②分类型和截面规格算出各部总长度；③计算架空线线路的对地电容CL；21④查表3－1～表3－3得各线路的每公里单相接地电流值ICd，用公式（3－3）计算出该类电缆的对地电容CC；⑤用公式（3－4）算6kV母线Ⅰ段的总接地电容∑C；⑥用公式（3－5）算该母线Ⅰ段的单相接地电流Id。（6kV母线Ⅱ段可同理计算）22［讨论题］1、电网对地接入消弧线圈会不会影响功率因数补偿？2、零序功率方向漏电保护如何达到横向选择性？3、为什么在同一供电结构中，当采用零序功率方向漏电保护原理时，所有设置漏电保护的开关，只需采用一组相同的整定值？23［参考解释］1、电网对地接入消弧线圈会不会影响功率因数补偿？补偿措施是在电网三相对地之间增加—电感支路，电网相对地和相对相是完全不同的回路，故该电感支路对电网相与相之间的参数是没有影响的，不会对联接于电网三相之间的高压电容器起抵消作用。242、零序功率方向漏电保护如何达到横向选择性？利用零序电压和零序电流的大小来判断电网是否发生漏电，再利用各支路的零序电流与零序电压的相位关系来判断故障支路，而后有选择地切除故障支路的电源，从而达到电网漏电保护的横向选择性。25图3－2放射式供电单元单相接地时的零序电流分布263、为什么在同一供电结构中，当采用零序功率方向漏电保护原理时，所有设置漏电保护的开关，只需采用一组相同的整定值？达到整定值只是判明该电网已发生漏电，而选出故障支路的关健是：横向靠零序电流的方向，纵向靠逐级延时的措施。所以，在保证不误动的前提下，可以采用一组相同的数值较小的整定值。27图3－36kV电网单相接地电流（零序电流）分布28①电网发生单相接地故障所产生的零序电压只有一个值，分布在整个电网中。②零序电流随支路的不同其大小和方向各不相同，但非故障支路的零流数值总是小于故障支路，而且方向相反，由母线流向线路。③保护的横向选择性，由方向原理保证。④保护的纵向选择性，由延时原理保证。［本节结束］29两个附表（漏电整定计算用）表3－2ZQ型、ZQD型6（10）kV铜芯电缆ICd表30表3－3ZLQ型6（10）kV铝芯电缆ICd表