煤矿电工学之检漏继电与综合保护装置

SA－远方控制开关
M－煤电钻电动机
KM线圈－控制回路
辅 回
1K线圈－先导回路 2K线圈－漏电保护回路
路 3K线圈－短路保护回路
三、煤电钻综合保护装置工作原理
1.通电：合Q，TM通，若已漏电，2K断开，闭锁； 若未漏电，2K闭合，可以启动若已短路，3K断开，闭 锁；若未短路，3K闭合，可启动
2.启动：按下SA，先导回路通，1K闭合，KM线圈通， KM触点闭合，电钻启动
四、低压选择性漏电保护系统
分开关装设有瞬时动作的有选择性零序功率方向漏电保护， 总开关装设有延时动作的附加直流电源式漏电保护。当分开关 以下发生漏电故障时，有选择性地切除故障支路；若漏电故障 是对称的，或分开关失灵拒动时，总开关经短暂延时动作，实 现后备保护，确保可靠性。
本节小结
一、附加直流电源漏电保护
一、附加直流电源漏电保护
1.保护原理
1）监测电网绝缘电阻
接通附加直流电源组成的 检漏回路，产生附加直流I大小为：
I V R R
I
原理图 当结构一定时，电源电动势V、回路电阻ΣR一定，回 路电流I与三相绝缘电阻RΣ成相反变化，用电流表测得I, 再换算为相应的RΣ刻度，从而读出绝缘电阻RΣ大小而成 为kΩ表。表中漏电电阻R漏电区域为红色，对于380v电 网为3.5kΩ，660v电网为11kΩ，1140V电网为20kΩ。
外皮电流 接地线
终端接线盒 电缆外皮
• 3.保护特点
• 优点：具有横向选择性。
• 缺点：①三相绝缘电阻同时降低发生漏电，电网中无零序
•
电流，失去保护功能。
•
②不能补偿人身触电电容电流。
•
③如果同一母线只有2支路，则两支路零序电流大小相等，
•
无法区分，从而失去选择性。
三、零序功率方向式漏电保护
1.零序电压取样装置 （零序电压信号由零序电压互感器TVN取得)
零序电压互感器一次侧三相绕组与电网星形连接，二次绕组为开
口三角形连接，根据变压器原理可知，二次侧开口端电压∑U正比 于三相电压相量和，未发生不对称漏电时，其相量和为0，即 无电压输出；一旦发生不对称漏电或单相接地，则有电压输出，此
电压即为零序电压。
•
•
•
•
U UU UV UW 0
•
U 0
2. 保护原理
3）漏电闭锁
如果在开关没有接通负载前，在三相电网对地绝 缘电阻上附加直流电源检测漏电，如果发生漏电，通 过继电器接通脱扣线圈则断路器无法合闸，这种漏电 时禁止合闸作用称之为漏电闭锁。
4）漏电保护试验
按下试验按纽，接通试验电阻r（阻值为R漏电）， 模拟漏电发生，此时绝缘电阻RΣ＜R漏电,附加直流 I＞I动作(继电器K)如果馈电开关扣跳闸，说明漏 电保护？如果馈电开关不跳闸，说明漏电保护？
③易查找漏电回路。 适用：作漏电主保护
三、低压漏电保护系统
总开关：设附加直流电源式漏电保护， 分开关：设零序电流保护或零序功率方向保护
思考题
• 1.井下电网的漏电有什么危害? • 2.漏电保护的类型及其作用是什么?低压电网漏电保护系统是
如何组成的？
第二节 煤电钻和照明综合保护装置 －向煤电钻和井下照明供电、并起控制和保护作用
7.漏电试验： 按下1SB模拟漏电，2K线圈有电，2K断，KM触点断；否则 说明漏电保护失灵
本节小结
• 煤电钻综合保护组成：干式变压器及其一、二次侧开关， • 短路、过载、漏电等保护组成 • 电控原理：电源的启停由隔离开关控制。电钻控制由 • SA控制1K 线圈，再由1K触点控制KM线圈,KM触点控制 • 电钻及其电缆 • 保护原理：短路时，由3K断开KM线圈，实现保护（闭锁）； • 漏电时，由2K断开KM线圈，实现保护（闭锁） • 试验原理：按下试验按钮，模拟短路、漏电，保护动作； • 否则说明保护失灵。
当电网中某支路发生不对称漏电时，由零序电流互感器 、零序电压互感器提供的信号，经放大整形、相位比较电路 来判断该支路零序电流相位滞后于零序电压，输出信号使继 电保护动作，切断该支路电源，反之非故障支路相位关系不 符合动作条件、保护不动作，从而实现有选择性漏电保护。
3.保护特点
优点：具有横向选择性,且两支路时也可选择性保护。 缺点：①三相绝缘电阻同时降低发生漏电，电网中无零序电 流，失去保护功能。②不能补偿人身触电电容电流。③需增 加零序电压互感器和相位比较电路。
• 两种综合保护装置有多种型号，但功能和结构 • 基本相同。只是煤电钻综合保护装置可远距离控 • 制电钻，且电钻不工作时电缆不带电，防止电缆 • 被砸短路而引爆瓦斯；照明综合保护装置不需此 • 项功能。现以煤电钻综合保护为例介绍
一、煤电钻综合保护装置结构
隔
结 构
爆 外
壳
接 线 盒
接 线 嘴
大喇叭嘴2个 小喇叭嘴3个 接 主接线柱 线 辅接线柱
柱 前盖（观察窗）
主 腔
隔离开关手柄 闭锁
后腔 停止按钮
干式变压器
前腔 电路板
底座 接地螺栓 电 路 接触器、热继电器、熔断器
板 控制变压器、启停按钮 电子综合保护插件
二、煤电钻综合保护装置电路组成
Q－控制电源
1FU、2FU－短路保护
主
TM-将660(380)变为133v
回 路
FR-电动机过载保护 KM－控制电缆、电动机 TA－向控制回路提供主回路电流信号
第三章 检漏继电器与综合保护装置
• 第一节 检漏继电器 • 第二节 煤电钻综合保护装置
第一节 检漏电器
• 一、附加直流电源漏电保护 • 二、零序电流式漏电保护 • 三、零序功率方向式漏电保护
漏电——当电网绝缘小于漏电电阻值时，人触及后会产生 触电危险，此时称为漏电。 漏电危害——煤矿井下由于潮气入侵或机械损伤，引起绝 缘电阻下降，导致漏电事故发生。漏电不仅会使电气设备 进一步损坏，形成短路事故，而且还可导致人身触电和漏 电火花引爆瓦斯、煤尘的危险，漏电流还会提前引爆电雷管。 漏电保护作用——实现监视绝缘、漏电保护、漏电闭锁、漏 电试验以及补偿流过人身的电容电流。
3.停止：松开SA，TA断开，1K线圈断开，1K断KM线圈 断开，KM触点断，电钻停止，同时电缆不带电
4.短路保护：短路时3K线圈断电，3K断开KM线圈，KM触点 断
5.漏电保护：漏电时2K线圈有电 2K断，KM断
6.短路试验： 按下2SB 模拟短路，3K线圈断电，3K断开KM线圈，KM触点断； 否则，说明短路保护失灵
5)补偿人体电容电流
未发生漏电时，绝缘电阻RΣ＞R漏电，KD不动作,但是电 网线路较长时，对地电容较大，使人体的电容电流IC较大 人体的触电电流仍会超过安全值，还有触电危险，为此 必须补偿人体电容电流IC
• 补偿人体电容电流原理：
• 在三相电抗器1L与KD之间串入零序电抗器2L，产生电感
电流IL流经人体，人体电流Ih中 IL与IC相量相反，相补偿， 使得Ih＜30mA，保证了人身安全。
思考题
• 3.煤电钻综合保护装置与照明综合保护装置相比在功能上有何 异同?
作用： 1）监测绝缘电阻；2）漏电保护；3）漏电闭锁； 4）漏电试验；5）补偿人体电容电流
特点：结构简单，使用方便，但①设在总自动馈电开关。 ②无选择性，停电范围大。③查找漏电回路困难。
适用：作漏电的后备保护。
二、零序电流式与零序功率方向式漏电保护
作用：当开关所控线路发生漏电时，该开关动作。 特点：①设在分路开保护特点
• 优点：不论是对称性漏电还是不对称性漏电，只要绝缘电 • 阻下降到一定程度，保护就可以动作。且准确可靠，安全 • 性高。还可以补偿人身触电或单相接地电流的容性分量部分。 • 缺点：无选择性，由于电网各支路绝缘电阻为并联关系，无 • 论哪个支路绝缘电阻下降，都会使漏电动作， • 结论：所以该保护装在总开关上，故障停电范围大，且不能 • 直接判定故障支路。
非 故 障 支 路
故 障 支 路
多分支电路中零序电流分布
注意：在发生单相接地时，接地电流可能沿着铠装电缆的
钢铠外皮流动，降低漏电保护的灵敏度或误动作。将电缆终 端接线盒的接地线穿过零序电流互感器的铁芯，铠装电缆外 皮流过的零序电流，再经接地线回流电流互感器，从而外皮 流过的零序电流和为零，防止引起漏电保护的误动作。
二、零序电流式漏电保护
1.零序电流取样装置
零序电流信号由零序电流互感器TAN取得的。 零序电流互 感器有一个环状铁芯套在被保护的电缆上，利用电缆作为一次 线圈，二次线圈绕在环状铁芯上。二次线圈中的电流I2正比于 一次线圈中的三相电流相量之和。当未发生漏电时，一次侧三 相电流对称相量和为零，二次侧无电流输出,当发生漏电时，一 次侧三相电流不对称，其相量和不为零，二次侧有零序电流输出。
井下漏电保护装置的类型
按电压等级分：矿用隔爆高压漏电监视保护装置， 低压1140V、660V、380、27V煤电钻（照明）综合保护装置。
按工作原理分：有附加直流电源的漏电保护装置， 有零序电流的漏电保护装置。
按其保护功能分：无选择性的漏电保护装置、有选择性 的漏电保护装置及漏电闭锁的漏电保护装置。
1.保护原理
2）漏电保护
发生漏电时，绝缘电阻RΣ＜R漏由上式知I：附加直流 I＞I动作(继电器K)KD动作，其触点KD闭合，接通馈电开关 的脱扣线圈YA,使得馈电开关断路器QF脱扣跳闸，切断漏 电回路电源，实现保护。
I
请问：
人触及一相电网时，漏电保护是否动作？
请问：
一相电网接地时，漏电保护是否动作？
一次 电流
电缆 芯铁 二次电流
零序电流互感器结构示意图
二、零序电流式漏电保护
2.保护原理
对于多支路电网一相漏电时，各分支线路中都有零序电流 通过。在故障支路中，总零序电流的代数和是非故障支路零 序电流之和；而非故障支路中，则只流过本支路的零序电流。 零序电流式漏电保护装置就是根据故障线路零序电流大小与 非故障线路不同来实现选择性的。