选择性漏电保护原理及其实现方法BD
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矿用隔爆型真空馈电开关漏电保护工作原理及设置方法KBZ16-400(200)/1140(660)矿用隔爆型真空馈电开关漏电保护工作原理及设置方法总开关漏电保护和漏电闭锁工作原理:总开关漏电保护:当馈电设置为总开关时,漏电保护使用附加直流方式监测电网三相对地绝缘电阻。
附加直流回路为:36V直流电源正极-- 35#线和扭子开关接点,保护器R0输入端--保护器内部--RON输出端--大地、电缆三相对地绝缘电阻--三相电抗器--R1--36V电源负极形成回路。
当电缆三相对地绝缘电阻小于整定值时保护器内部继电器J1释放,接通分闸继电器HK2,馈电开关显示漏电。
漏电闭锁:采用附加直流工作原理,保护电路同漏电保护。
分开关漏电保护(功率方向型)工作原理:当馈电开关设置为分开关时,漏电保护采用基于零序电压和零序电流的保护方式。
当电网发生漏电故障时,互感器上会产生零序电流,零序电流经54#、55#接线端子输入给保护器,与此同时,零序变压器BK2二次侧会产生零序电压,并经U0、U0N接线端子输入给保护器。
保护器将采集到的零序电流值和零序电压值与保护器设定值比较,并判断零序电压和零序电流之间的相位角。
当零序电流值和零序电压值大于设定值,同时零序电流相位角滞后零序电压53°―218°时(保护器程序已设好此参数,无法更改),保护器做出漏电故障判断,其继电器J1释放,接通分闸继电器HZ2,于是断路器失压线圈S失电释放,而脱扣线圈F得电带动断路器分闸机构动作,断路器跳闸。
与此同时,保护器液晶显示屏显示故障类型为“选漏”(故障界面参见图1),保护器面板上“选漏”故障指示灯通电发出红光,给出故障指示信号。
注意事项:1、一个系统中最多允许一台馈电开关设为总开关,他的下级开关都应设为分开关,并应设置总开关的漏电检测延时时间,通常设为0.2s。
若总开关下有多级分开关,那么分开关应设置“选漏延时”,各级延时的级差时间为0.2s。
漏电保护器工作原理,该如何选型漏电保护器是电气设计中常常都会用到的电气元件,对于漏电保护器的原理,作用和功能也是电气设计初学者必备学问。
漏电保护器重要是用来保护人身安全的。
一般情况下,漏电保护器都具有短路保护,过载保护和漏电保护的功能,当线路或者设备显现短路,过载或者漏电故障时,漏电保护器就会跳闸保护。
特别是漏电保护,当人体触摸带电体,有电流通过的时候,那么漏电保护器就会进行适时的跳闸保护,能够保障人身的安全,这点是特别紧要的。
很多老设计师傅也不断的强调的一点,漏电保护器选型别选错。
选错了人一旦触电就会有生命不安全。
一、漏电保护器介绍(1)漏电保护:当被保护线路的相线直接或通过非预期负载对大地接通,而产生貌似正弦波形并且其有效值是缓慢变化的剩余电流,当该电流大于肯定数值时,保护器切断该线路,起到保护作用。
(2)漏电保护原因:假如通过人体的电流只有2030mA,一般不能直接引起心室颤抖,或心脏停止跳动。
但假如时间较长,仍可导致心脏停止跳动。
漏电保护器又称剩余电流保护器(RCD)用于在电路或电器绝缘受损发生对地短路时防人身触电和电气火灾的保护电器,一般安装于每户配电箱的插座回路上和全楼总配电箱的电源进线上,后者专用于防电气火灾。
(3)漏电保护器与空气开关区分漏电保护器也可以说是空气开关的一种,机械动作灭弧方式都仿佛。
但是漏电保护器是防止人员发生触电事故时进行保护的。
空气开关是保护电路及设备用的。
动作检测方式不同:漏电开关用的是剩余电流保护装置,它所检测的是剩余电流(毫安级)。
而空气开关就是纯粹的过电流跳闸(安级)。
二、漏电保护器工作原理依据保护器的工作原理,可分为电压型、脉冲型和电流型三种。
目前前两种已经淘汰,应用广泛的是电流型,所以下面重要介绍电流型的保护器。
互感器可以说是一个检测元件。
被保护的相线、中性线穿过环形铁心,构成了互感器的一次线圈N1,缠绕在环形铁芯上的绕组构成了互感器的二次线圈N2,假如没有漏电发生,这时流过相线、中性线的电流向量和等于零,因此在N2上也不能产生相应的感应电动垫。
选择性漏电保护原理及其实现方法摘要:本文以煤矿井下小电流接地系统的漏电故障和漏电保护为研究对象,通过对小电流接地线路的漏电故障等效模型进行电路分析,总结漏电发生后电网各参数的变化规律以及典型特征,提出设计漏电检测装置和漏电保护装置的理论依据,最后给出选择性漏电保护装置的具体实现方法。
关键词:零序电流;零序电压;选择性漏电保护Selective protection in theory and implementationAbstract : In this paper, leakage failures and protection of small current grounding system in coal mine is for the study , through analyzing equivalent model of leakage of small current grounding fault line.It is summarized power variation and the typical of each parameter after leakage, proposed the theoretical basis of designing leakage detection and protection device.Finally ,selective leakage protection device is given a specific realization. Keywords :zero-sequence current ;zero-sequence voltage ;leakage detection ;selective leakage protection0 引 言“漏电”即电流未从人们预先设定的导电体流过,而是从禁止电流的绝缘体泄出。
因而可知漏电发生的原因主要是绝缘受损或绝缘破坏。
漏电保护器的原理以及应用漏电保护器,又称差动保护器,是一种用来保护电路及人身安全的电力保护设备。
其主要原理是基于检测电路中的漏电流,并在漏电超过一定数值时迅速切断电源,以防止漏电造成电击或起火等危险情况发生。
以下将详细介绍漏电保护器的工作原理和应用。
一、漏电保护器的原理:1.互感器:漏电保护器的互感器通常采用磁环式互感器或铁芯互感器。
互感器的主要作用是将被保护电路中的电流传感到次级上,通过变压器原理,将漏电电流转化为电压信号。
2.比较器:漏电保护器通常采用集成电路来实现比较器功能。
比较器将次级互感器输出的电流信号与设定的漏电动作值进行比较,并将结果输出给触发器。
3.触发器:触发器的作用是根据比较器的输出情况来判断是否需要切断电源。
当漏电电流超过设定值时,触发器会发出信号,触发开关断开电源,以实现漏电保护的目的。
4.开关阀:漏电保护器的开关阀通常采用热磁式断路器。
当触发器发出信号后,开关阀会迅速断开电源,以切断电流流过被保护电路。
二、漏电保护器的应用:1.家庭用电:漏电保护器在家庭用电方面的应用非常重要。
由于家用电器使用频繁,漏电保护器能够迅速切断电源,避免电器漏电造成触电事故。
例如,浴室、厨房等潮湿环境中使用的电器,一旦发生漏电,漏电保护器能够及时切断电源,降低触电风险。
2.工业电力系统:漏电保护器在工业电力系统中的应用也非常广泛。
工业生产线上的电器设备大多数情况下都是有较大功率的,一旦发生漏电,漏电电流很容易超过人身安全限值,漏电保护器能够迅速切断电源,保护工作人员的安全。
3.农业用电:农业领域中的漏电保护器主要应用于农田灌溉系统中。
水泵等设备在灌溉时可能出现漏电,漏电保护器能够及时切断电源,避免漏电造成的电源浪费和危险。
4.商业建筑用电:商业建筑中的漏电保护器主要用于室内照明和配电系统。
漏电保护器能够及时切断电源,阻止漏电引起的火灾和电气设备损坏。
5.其他领域:除了以上应用外,漏电保护器还广泛应用于地铁、车辆充电桩、电动工具等领域,以保障人身安全。
漏电保护器(d e)工作原理和应用国内外多年(de)运行经验表明,推广使用漏电保护器,对防止触电伤亡事故,避免因漏电而引起(de)火灾事故,具有明显(de)效果.本文就广泛使用(de)电流型漏电保护器(以下简称漏电保护器)(de)工作原理及应用作些介绍.1 漏电保护器(de)工作原理漏电保护器主要包括检测元件(零序电流互感器)、中间环节(包括放大器、比较器、脱扣器等)、执行元件(主开关)以及试验元件等几个部分.三相四线制供电系统(de)漏电保护器工作原理示意图.TA为零序电流互感器,GF 为主开关,TL为主开关(de)分励脱扣器线圈.在被保护电路工作正常,没有发生漏电或触电(de)情况下,由克希荷夫定律可知,通过TA一次侧(de)电流相量和等于零.即:这样TA(de)二次侧不产生感应电动势,漏电保护器不动作,系统保持正常供电.当被保护电路发生漏电或有人触电时,由于漏电电流(de)存在,通过TA一次侧各相电流(de)相量和不再等于零,产生了漏电电流Ik.在铁心中出现了交变磁通.在交变磁通作用下,TL二次侧线圈就有感应电动势产生,此漏电信号经中间环节进行处理和比较,当达到预定值时,使主开关分励脱扣器线圈TL通电,驱动主开关GF自动跳闸,切断故障电,从而实现保护.用于单相回路及三相三线制(de)漏电保护器(de)工作原理与此相同,不赘述.3 漏电保护器额定漏电动作电流(de)选择正确合理地选择漏电保护器(de)额定漏电动作电流非常重要:一方面在发生触电或泄漏电流超过允许值时,漏电保护器可有选择地动作;另一方面,漏电保护器在正常泄漏电流作用下不应动作,防止供电中断而造成不必要(de)经济损失.漏电保护器(de)额定漏电动作电流应满足以下三个条件:(1)为了保证人身安全,额定漏电动作电流应不大于人体安全电流值,国际上公认30mA为人体安全电流值;(2)为了保证电网可靠运行,额定漏电动作电流应躲过低电压电网正常漏电电流;(3)为了保证多级保护(de)选择性,下一级额定漏电动作电流应小于上一级额定漏电动作电流,各级额定漏电动作电流应有级差112~215倍.第一级漏电保护器安装在配电变压器低压侧出口处.该级保护(de)线路长,漏电电流较大,其额定漏电动作电流在无完善(de)多级保护时,最大不得超过100mA;具有完善多级保护时,漏电电流较小(de)电网,非阴雨季节为75mA,阴雨季节为200mA;漏电电流较大(de)电网,非阴雨季节为100mA,阴雨季节为300mA.第二级漏电保护器安装于分支线路出口处,被保护线路较短,用电量不大,漏电电流较小.漏电保护器(de)额定漏电动作电流应介于上、下级保护器额定漏电动作电流之间,一般取30~75mA.第三级漏电保护器用于保护单个或多个用电设备,是直接防止人身触电(de)保护设备.被保护线路和设备(de)用电量小,漏电电流小,一般不超过10mA,宜选用额定动作电流为30mA,动作时间小于011s(de)漏电保护器.4 漏电保护器(de)正确接线方式TN系统是指配电网(de)低压中性点直接接地,电气设备(de)外露可导电部分通过保护线与该接地点相接.TN系统可分为:TN2S系统整个系统(de)中性线与保护线是分开(de).TN2C系统整个系统(de)中性线与保护线是合一(de).TN2C2S系统系统干线部分(de)前一部分保护线与中性线是共用(de),后一部分是分开(de).TT系统配电网低压侧(de)中性点直接接地,电气设备(de)外露可导电部分通过保护线直接接地.漏电保护器在TN及TT系统中(de)各种接线方式,安装时必须严格区分中性线N 和保护线PE.三极四线或四极式漏电保护器(de)中性线,不管其负荷侧中性线是否使用都应将电源中性线接入保护器(de)输入端.经过漏电保护器(de)中性线不得作为保护线,不得重复接地或接设备外露可导电部分;保护线不得接入漏电保护器.漏电保护装置安装和动作原因分析1 漏电保护装置安装原则有金属外壳(de)I类移动式电气设备和手持电动工具、安装在潮湿或强腐蚀等恶劣场所(de)电气设备、建筑施工工地(de)电气施工机械设备、临时性电气设备、宾馆等客房内(de)插座、触电危险性较大(de)民用建筑物内(de)插座、游泳池或浴池类场所(de)水中照明设备、安装在水中(de)供电线路和电气设备,以及医院直接接触人体(de)电气医用设备(胸腔手术室(de)除外)等均应安装漏电保护装置.漏电保护装置(de)防护类型和安装方式要与电气设备(de)环境条件和使用条件相适应.对于公共场所(de)通道照明电源和应急照明电源、消防用电梯及确保公共场所安全(de)电气设备、用于消防设备(de)电源(如火灾报警装置、消防水泵、消防通道照明等)、用于防盗报警(de)电源,以及其他不允许突然停电(de)场所或电气装置(de)电源,漏电时立即切断电源将会造成事故或重大经济损失.在以上这些情况下,应装设不切断电源(de)漏电报警装置.从防止电击(de)角度考虑,使用安全电压供电(de)电气设备、一般环境条件下使用(de)具有双重绝缘或加强绝缘结构(de)电气设备、使用隔离变压器供电(de)电气设备、在采用不接地(de)局部等电位联结措施(de)场所中使用(de)电气设备以及其他没有漏电危险和电击危险(de)电气设备可以不安装漏电保护装置.装有漏电保护装置(de)电气线路和设备(de)泄漏电流必须控制在允许范围内,所选用漏电保护装置(de)额定不动作电流应不小于电气线路和设备(de)正常泄漏电流(de)最大值(de)2倍.当电气线路或设备(de)泄漏电流大于允许值时,必须更换绝缘良好(de)电气线路或设备,当电气设备装有高灵敏度(de)漏电保护装置时,电气设备单独接地装置(de)接地电阻可适当放宽,但应将预期(de)接触电压限制在允许范围内.安装漏电保护装置(de)电动机及其他电气设备在正常运行时(de)绝缘电阻值不应低于0.5MΩ.安装漏电保护装置前,应仔细检查其外壳、铭牌、接线端子、试验按钮、合格证等是否完好.装设在进户线上(de)带有剩余电流动作保护(de)断路器,其室内外配线(de)绝缘电阻,晴天不应小于0.5MΩ,雨天不应小于0.08MΩ.配电变压器低压侧中性点(de)工作接地电阻,一般不应大于4Ω,但当配电变压器容量不大于100kVA时,接地电阻可不大于10Ω.绝缘电阻以及接地电阻这两项规定是保证配电系统安全运行及保护器能否正确动作所不可忽视(de)问题.用于防止触电事故(de)漏电保护装置只能作为附加保护.加装漏电保护装置(de)同时不得取消或放弃原有(de)安全防护措施.安装带有短路保护(de)漏电开关,必须保证在电弧喷出方向留有足够(de)飞弧距离,漏电保护装置不宜装在机械振动大或交变磁场强(de)位置.安装漏电保护装置应考虑到水、尘等因素(de)危害,采取必要(de)防护措施.2 漏电保护装置(de)接线漏电保护装置(de)接线必须正确.接线错误可能导致漏电保护装置误动作,也可能导致漏电保护装置拒动作.接线前应分清漏电保护装置(de)输入端和输出端、相线和零线,不得反接或错接.输入端与输出端接错时,电子式漏电保护装置(de)电子线路可能由于没有电源而不能正常工作.组合式漏电保护装置控制回路(de)外部连接应使用铜导线,其截面积不应小于1.5mm2,连接线不宜过长.漏电保护装置负载侧(de)线路必须保持独立,即负载侧(de)线路(包括相线和工作零线)不得与接地装置连接,不得与保护零线连接,也不得与其他电气回路连接.在保护接零线路中,应将工作零线分开,工作零线必须经过保护器,保护零线不得经过保护器,或者说保护装置负载侧(de)零线只能是工作零线,而不能是保护零线.应当指出,漏电保护器后方设备(de)保护线不得接在保护器后方(de)零线上,否则,设备漏电时(de)漏电流经保护器返回,保护器将拒动作.保护器与刀闸一起安装,按电源进线是先人保护器还是先入刀闸来分,一般是两种连接方式.当采取进线先入刀闸方式时,经过刀闸中(de)相线和中性线两个保险熔丝,再接人保护器这种方式,就忽视了保护器前面刀闸中中性线熔丝熔断后,使保护器“自身电路”失去工作电源而不能动作(de)情况.此时如果相线熔丝并没有被熔断,各种电器虽然都停止工作,但刀闸以下线路仍然带电,形成“假象”停电.当用户动用电器或检查“假象”停电时,保护器因失电拒动极易发生触电.在部分地区广泛使用熔丝做短路保护,经常发生只有中性线熔丝熔断(de)现象.家用保护器作为末端保护,因此失效不动作,不但存在严重(de)安全隐患,还会使总保护器或中间级保护器越级动作,引发大面积停电,造成较大经济损失.为使保护器发挥其应有(de)作用,特做如下建议:(1)如果受安装场所、环境等条件(de)限制,或多户共用一个刀闸,户保护器(de)人线端只能取自刀闸(de)出线端时,必须将刀闸中(de)中性线熔丝拆除,用相同规格(de)导线替换中性线熔丝;(2)应采取进线先人保护器后人刀闸(de)安装方式.此法能够防止因中性线熔丝熔断后,保护器失电(de)拒动问题,如经常发生停电“假象”,应按照中性线不准安装熔断器(de)技术要求,将中性线熔丝改用导线连接;(3)有条件(de)用户不必使用刀闸,应选用具有漏电保护、过电流(短路)保护、过电压保护功能(de)“三合一”断路器.3 保护器动作值(de)确定首先,测量低压网络中(de)泄漏电流,测试步骤为:先将配电变压器中性点(de)接地线断开,在N线与PE线之间串人一个内阻较小(de)mA表,先送出一分路,其它分路停用,所测(de)不平衡泄漏电流为这一分路(de)泄漏电流,用这种方法测出其它分路泄漏电流以及低压网络总泄漏电流.需要注意(de)是,由于低压网络绝缘电阻值受气候影响变化幅度较大(指一年内(de)变化),现场实测值应给予修正后,才能作为动作电流值,即:I△n=K×I0式中I△n——剩余电流动作总保护器(de)动作电流值,mA;I0——现场实测(de)不平衡泄漏电流,mA;K——季节修正系数,非阴雨季节测量,K取3.0,阴雨季节测量,K取1.5;这样确定(de)动作电流值,虽然能避免保护器(de)误动作,但也降低了保护功效,最好(de)办法是选用可调动作电流值(de)保护器,即在非阴雨季节时,将动作电流值调低;到了阴雨季节时,将动作电流值调高.这样,动作电流值(de)确定方法应为:非阴雨季节和阴雨季节实测(de)不平衡泄漏电流分别乘以系数1.5,即为非阴雨季节和阴雨季节保护器(de)实际动作值,这样整定(de)数值,触电危害后果会轻一些.为了避免总保护器发生频繁(de)误动作以及对网络上(de)直接接触电击有较大(de)保护功能,其动作电流在躲开正常泄漏电流(de)情况下,应尽量选小.低压电力网络(de)允许最大泄漏电流应从我国低压网络(de)实情考虑,又要兼顾人身和设备安全.在有关规程中明确规定:凡安装剩余电流动作总保护(de)低压电力网,其泄漏电流不应大于保护器(de)额定剩余电流动作电流(de)50%.4 误动作和拒动作原因分析误动作是指线路或设备未发生预期(de)触电或漏电时漏电保护装置(de)动作;拒动作是指线路或设备已发生预期(de)触电或漏电时漏电保护装置拒动作.误动作和拒动作是影响漏电保护装置正常运行及充分发挥作用(de)主要问题.4.1 误动作误动作(de)原因是多方面(de),有来自线路方面(de)原因,也有来自保护器本身(de)原因.误动作(de)主要原因及分析如下:(1)接线错误.例如,在TN系统中,如N线未与相线一起穿过保护器,一旦三相不平衡,保护器即发生误动作;保护器后方(de)零线与其他零线连接或接地,或保护器后方(de)相线与其他支路(de)同相相线连接,或负荷跨接在保护器电源侧和负载侧,接通负载时,也都可能造成保护器误动作.三极漏电保护器用于三相四线电路中,由于中性线中(de)正常工作电流不经过零序电流互感器,因此,只要启动单相负载,保护器就会动作.此外,漏电保护器负载侧(de)中性线重复接地也会使正常(de)工作电流经接地点分流人地,造成保护器误动作.避免上述误动作(de)办法是:①三相四线电路要使用四极保护器或使用三相动力线路和单相分开,单独使用三极和两极(de)保护器;②增强中性线与地(de)绝缘;③排除零序电流互感器下口中性线重复接地点.(2)绝缘恶化.保护器后方一相或两相对地绝缘破坏,或对地绝缘不对称降低,都将产生不平衡(de)泄漏电流,导致保护器误动作;(3)冲击过电压.迅速分断低压感性负载时,可能产生20倍额定电压(de)冲击过电压,冲击过电压将产生较大(de)不平衡冲击泄漏电流,导致快速型漏电保护装置误动作.解决办法如下:①选用冲击电压不动作型保护器;②用正反向阻断电压较高(de)(正反向阻断电压均大于1000V以上)可控硅取代较低(de)可控硅.③选用延时型保护器.(4)大型设备起动.大型设备(de)堵转电流很大,如保护器内零序电流互感器(de)平衡特性不好,则启动时互感器一次性(de)漏磁可能造成误动作;(5)偏离使用条件.环境温度、相对湿度、机械振动等超过保护器设计条件时均可能造成其误动作;(6)保护器质量低劣.由于零件质量或装配质量不高、降低了保护器(de)可靠性和稳定性,并导致误动作;(7)附加磁场.如果保护屏蔽不好,附近装有流经大电流(de)导体,装有磁性元件或较大(de)导磁体,均可能在互感器铁芯中产生附加磁通量导致误动作;(8)剩余电流和电容电流引起(de)误动作.在一般情况下,三相对地电容差别不大,因此可以认为:三相对地形成(de)电流矢量和为零,保护器不会动作.如果开关电器各相合闸不同步,或因跳动等原因使各相对地电容不同等充电,就会导致保护器误动作.解决(de)办法是:①尽可能减小导线(de)对地电容,如将导线布置远离地面;②适当调大保护器(de)动作电流值;③保护器尽可能靠近负载安装;④在无法避免电容电流(de)地方,应使用合闸同步性能良好(de)开关电器.(9)高次谐波引起(de)误动作.高次谐波中(de)3次、9次谐波属于零序对称制,在这种情况下,电流通过对地泄漏电阻和对地电容就容易使保护器误动作.解决(de)办法是:①尽量减少电源和负载可能带来(de)高次谐波;②尽量减少电路(de)对地泄漏和对地电容;③保护器尽可能靠近负载安装.(10)负载侧有变频器引起(de)误动作.有些用户(de)电气设备上有变频器(例如彩色胶印机等),受其影响保护器极易发生误动作.解决方法是:①从制造厂家来讲,主要是设法提高保护器(de)抗于扰能力,通常可采用双可控硅电路或以分立元件线路板取代集成电路板;②从用户角度出发,应选用抗电磁干扰性能好(de)产品.(11)变压器并联运行引起(de)误动作.电源变压器并联运行时,由于各电源变压器PE线阻抗大小不一致,因而供给负载(de)电流并不相等,其差值电流将经电源变压器工作接地线构成回路,并被零序电流互感器所检测,造成零序电流互感器误动作.解决办法是:将并联(de)两台电源变压器(de)中性点先连起来后再接地.4.2 拒动作拒动作比误动作少见,但拒动作造成(de)危险性比误动作大,拒动作(de)主要原因及分析如下:(1)接线错误.用电设备外壳上(de)保护线(PE线)接入保护器将导致设备漏电时拒动作,安装接线错误多半发生在用户自行安装(de)分装式漏电保护器上,最常见(de)有:①用户把三极漏电保护装置用于单相电路;②把四极漏电保护装置用于三相电路中时,将设备(de)接地保护线(PE线)也作为一相接入漏电保护装置中;③变压器中性点接地不实或断线.(2)动作电流选择不当.保护器动作电流选择过大或整定过大将造成保护器(de)拒动作;(3)自身(de)质量问题.产品质量低劣,互感器二次回路断路、脱扣元件沾粘等质量缺陷可造成保护器拒动作.若保护器投入使用不久或运行一段时间后发生拒动作,其原因大概有:①电子线路板某点虚焊;②零序电流互感器副边线圈断线;③线路板上某个电子元件损坏;④脱扣线圈烧毁或断线;⑤脱扣机构卡死.(4)线路绝缘阻抗降低或线路太长.由于部分电击电流不沿配电网工作接地或保护器前方(de)绝缘阻抗而沿保护器后方(de)绝缘阻抗流经保护器返回电源,将导致保护器拒动作.5 使用和维护目前,配电网系统设三级漏电保护装置,一级是总保护器;二级是分路保护器;三级是进户保护器.三级保护(de)可靠运行,使配电网系统得到安全保证,使设备免受损坏,避免人身伤亡事故发生.但有些供用电单位存在着对保护器运行管理不规范,使漏电保护器拒动、误动越级跳闸等严重现象,有些甚至保护器已退出运行.根据运行经验及剩余电流保护器(de)运行规程,漏电保护装置在运行管理上应遵循以下原则:(1)加强技术培训,不定期地对配电室、分线箱及进户(de)保护器进行测试,严格按照剩余电流动作保护器运行(de)要求,对保护器进行规范管理,发现问题及时解决;(2)对运行中(de)保护器必须定期试验,雷雨季节更应增加试验次数,并把测试结果记录在档案;(3)雷击或其他不明原因使保护器在运行中动作后,应作详细(de)检查;(4)对新安装(de)保护器,投入运行前应先检查接线是否正确,并按照GB55-92漏电保护器安装和运行规程要求检查;(5)运行中(de)漏电保护装置外壳各部及其上部件、连接端子应保持清洁,完好无损.连接应牢固,端子不应变色.漏电保护开关操作手柄灵活、可靠;(6)运行中漏电保护装置外壳胶木件最高温度不得超过65℃,外壳金属件最高温度不得超过55℃.保护装置一次电路各部绝缘电阻不得低于1.5MΩ;(7)总保护器每年至少测试一次,每季度至少检查试跳一次,低压网络(de)不平衡泄漏电流每年应测试一次,与安装时测试(de)数据进行比较,发现比原始数据增大,应分析原因,进行妥善处理,确保总保护(de)安全、正常运行.漏电保护装置(de)选用选用漏电保护装置应当考虑多方面(de)因素.其中,首先是正确选择漏电保护装置(de)漏电动作电流.在浴室、游泳池、隧道等触电危险性很大(de)场所,应选用高灵敏度、快速型漏电保护装置(动作电流不宜超过 10mA ).如果安装场所发生人触电事故时,能得到其他人(de)帮助及时脱离电源,则漏电保护装置(de)动作电流可以大于摆脱电流;如系快速型保护装置,动作电流可按心室颤动电流选取.如果是前级保护,即分保护前面(de)总保护,动作电流可超过心室颤动电流.如果作业场所得不到其他人(de)帮助及时脱离电源,则漏电保护装置动作电流不应超过摆脱电流.在触电后可能导至严重二次事故(de)场合,应选用动作电流 6mA (de)快速型漏电保护装置.为了保护儿童或病人,也应采用动作电流 10mA 以下(de)快速型漏电保护装置.对于Ⅰ类手持电动工具,应视其工作场所危险性(de)大小,安装动作电流 10 ~ 30mA (de)快速型漏电保护装置.选择动作电流还应考虑误动作(de)可能性.保护器应能避开线路不平衡(de)泄漏电流而不动作;还应能在安装位置可能出现(de)电磁干扰下不误动作.选择动作电流还应考虑保护器制造(de)实际条件.例如,由于纯电磁式产品(de)动作电流很难做到 40mA 以下而不应追求过高灵敏度(de)电磁式漏电保护装置.在多级保护(de)情况下,选择动作电流还应考虑多级保护选择性(de)需要,总保护宜装灵敏度较低(de)或有少许延时(de)漏电保护装置.用于防止漏电火灾(de)漏电报警装置宜采用中灵敏度漏电保护装置.其动作电流可在 25 ~ 1000mA 内选择.连接室外架空线路(de)电气设备应装用冲击电压不动作型漏电保护装置.对于电动机,保护器应能躲过电动机(de)起动漏电电流( 100kW (de)电动机可达15mA )而不动作.保护器应有较好(de)平衡特性,以避免在数倍于额定电流(de)堵转电流(de)冲击下误动作.对于不允许停转(de)电动机应采用漏电报警方式,而不应采用漏电切断方式.对于照明线路,宜根据泄漏电流(de)大小和分布,采用分级保护(de)方式.支线上选用高灵敏度(de)保护器,干线上选用中灵敏度保护器.在建筑工地、金属构架上等触电危险性大(de)场合,Ⅰ类携带式设备或移动式设备(de)应配用高灵敏度漏电保护装置.电热设备(de)绝缘电阻随着温度变化在很大(de)范围内波动.例如,聚乙烯绝缘材料 60 ℃时(de)绝缘电阻仅为 20 ℃时(de)数十分之一.因此,应按热态漏电状况选择保护器(de)动作电流.对于电焊机,应考虑保护器(de)正常工作不受电焊(de)短时冲击电流、电流急剧(de)变化、电源电压(de)波动(de)影响.对高频焊机,保护器还应有良好(de)抗电磁干扰性能.对于有非线性零件而产生高次谐波以及对有整流零件(de)设备,应采用零序电流互感器二次侧接有滤波电容(de)保护器,而且互感器铁心应选用剩磁低(de)软磁材料制成.漏电保护装置(de)极数应按线路特征选择.单相线路选用二极保护器,仅带三相负载(de)三相线路或三相设备可选用三极保护器,动力与照明合用(de)三相四线线路和三相照明线路必须选用四极保护器.漏电开关(de)额定电压、额定电流、分断能力等性能指标应与线路条件相适应.漏电保护装置(de)类型与供电线路、供电方式、系统接地类型和用电设备特征相适应.。
漏电保护的工作原理漏电保护是一种用来保护电器设备和人身安全的重要装置。
它能够监测电路是否存在漏电现象,并在发现漏电时迅速切断电源,以防止漏电造成的危险。
漏电保护的工作原理是基于电流平衡原理和电磁原理。
我们来了解一下电流平衡原理。
在正常情况下,电路中的电流应该保持平衡,即进入电路的电流应该等于离开电路的电流。
如果电路中的某个部分存在漏电,电流就会发生不平衡。
漏电保护装置通过监测电路中的电流变化来判断是否存在漏电现象。
漏电保护装置通常由两个主要部分组成:漏电保护器和漏电保护开关。
漏电保护器是一个感应器,它通过感应电路中的电流变化来检测是否存在漏电。
当电路中的电流发生漏电时,漏电保护器会发出警报信号,并将信号传递给漏电保护开关。
接下来,我们来了解一下电磁原理。
漏电保护开关是基于电磁原理工作的。
当漏电保护开关接收到漏电保护器发出的警报信号时,它会迅速切断电源,以防止漏电造成的危险。
漏电保护开关中的电磁线圈会产生磁场,当电路中的电流发生漏电时,由于电流不平衡,磁场的强度就会发生变化。
这种变化会引起电磁线圈内的铁芯移动,最终触发开关动作,切断电源。
漏电保护装置的工作原理可以简单归纳为:漏电保护器监测电路中的电流变化,如果发现电流不平衡,就会发出警报信号;漏电保护开关接收到警报信号后,迅速切断电源。
这样,即使发生漏电,也能够及时切断电源,保护电器设备和人身安全。
漏电保护装置的工作原理可以用一个简单的例子来说明。
假设有一个房间里有一个电源和几个电器设备。
正常情况下,电源提供的电流应该等于电器设备消耗的电流。
但如果其中一个电器设备发生漏电,电路中的电流就会发生不平衡。
漏电保护装置会监测电路中的电流变化,一旦检测到电流不平衡,就会迅速切断电源,以保护其他电器设备和人身安全。
总结一下,漏电保护的工作原理是基于电流平衡原理和电磁原理的。
漏电保护装置通过监测电路中的电流变化来判断是否存在漏电现象,并在发现漏电时迅速切断电源,以保护电器设备和人身安全。
漏电保护的工作原理漏电保护装置是一种用于保护人身安全和电器设备的电气装置,它的工作原理是通过监测电路中的电流差异来实现的。
在正常情况下,电路中的电流应该是平衡的,即进入电路的电流等于离开电路的电流。
然而,当电器设备或电路出现故障时,如绝缘损坏、线路短路或接地等,就会导致电流的不平衡。
这时,电流将通过其他路径流回地面,形成漏电电流。
漏电保护装置的作用就是及时检测到电路中的漏电电流,并在发现漏电时迅速切断电路,以防止电流通过人体或其他可能引起火灾的路径。
漏电保护装置工作的基本原理是差动电流保护原理。
它由两个主要部分组成:差动电流感应器和触发装置。
差动电流感应器位于漏电保护装置的输入端,它通过将进入电路的电流与离开电路的电流进行比较,来检测电路中的漏电电流。
差动电流感应器通常是由一个电流互感器和一个差动电流变压器组成。
当电路中的漏电电流超过设定值时,差动电流感应器将感应到电流的差异,并将信号传递给触发装置。
触发装置是漏电保护装置的核心部分,它负责监测差动电流感应器的输出信号,并在检测到漏电时迅速切断电路。
触发装置通常由一个电磁继电器和一个触发电路组成。
当触发装置接收到差动电流感应器的信号时,电磁继电器会被激活,切断电路。
同时,触发电路会发出警报,提醒人们注意电路的故障。
漏电保护装置的工作原理非常简单,但它在保护人身安全和设备安全方面起着至关重要的作用。
它能够及时发现电路中的漏电问题,并迅速切断电路,避免了电流通过人体或其他路径造成的伤害。
同时,它也能够提醒人们注意电路的故障,及时修复和排除故障,保证电器设备的正常运行。
总结一下,漏电保护装置通过差动电流保护原理工作,主要由差动电流感应器和触发装置组成。
差动电流感应器用于检测电路中的漏电电流,触发装置则根据差动电流感应器的信号来切断电路并发出警报。
漏电保护装置在保护人身安全和电器设备方面起着重要作用,能够及时发现和切断电路中的漏电问题,保障人们的生活和工作安全。
论“用零序电流保护原理来实现选择性保护”参加工作17年来,一直从事矿井维修电工,对电器的漏电故障深有感触,在井下一个盘区一般都有几个工作面,有的同时开采,虽然电流有几个回路,一个工作面由于设备多,路线长,有些设备就会出现用同一个电源,在这样的情况下,有时有一个电器设备出现漏电,就会影响一路的设备不能正常启动,影响生产,尤其是影响到水泵,后果不堪设想,如果保护实现选择性漏电,就会避免上述的影响及危害。
怎样实现选择性漏电呢?听我慢慢论述选择性漏电保护。
选择性漏电保护装置大多利用零序电流方向保护原理,采用的主要检测原件是零序电流互感器,如图一中的LHo,零序电流互感器有一个环形电芯,其上缠有二次线圈;环形铁芯套装在电缆上,穿过铁芯的电缆中的三根动芯线,就是它的一次绕组。
在线路正常工作时,电网的三项电压一般是对称的(大小相等,相位差互差120。
),三相负荷(包括电动机每相绕相的阻抗,每相线路对地的绝缘电阻和分布电容)也基本相同,因而流过电缆三相动力芯线中的电流也是对称的,如图1a所示。
由于三相对称电流的总和(向量和)等于零,因而此时穿过零序电流互感器铁芯的电流也等于零。
这样,在零序电流互感器的铁芯中就不会建立交变的磁通,互感器的二次绕组也不会感应产生电压,因此执行继电器K不会动作。
如果在零序电流互感器的负荷侧发生一相接地漏电故障,三相线路电流的对称性将遭到破坏。
但在变压器中性点不接地或经高阻抗接地的系统中,此时的漏电流很小,对电动机的正常工作影响不大,因而可以认为电动机的三相负荷电流(I AD、I BD、I CD)仍是对称的,共总和为零,对零序电流互感器的工作没有影响。
因此,为了便于说明问题,可不考虑电动机三相负荷的存在。
此外,由于井下高低压供电系统中的电缆总长度一般较长,漏电电流中分布电容电流占主要成分,因而也可以忽略流过线路对地绝缘电阻上的电流。
经过上述简化,则得到如图1b所示情况。
在图1b中,假设一相接地漏电故障发生在零序电流互感器负荷侧的C相,由于C相对地电容被接地故障线路短接,因此只有A、B两相有对地的电容电流I AC1和I BC1入地,并通过接地故障点d汇集而流回C相,因为接地故障发生在零序电流互感器的负荷侧,不仅负荷侧线路对地地的电容电流I AC2、I BC2也要通过d点流回C相。
选择性漏电保护原理及其实现方法B D-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1选择性漏电保护原理及其实现方法摘要:本文以煤矿井下小电流接地系统的漏电故障和漏电保护为研究对象,通过对小电流接地线路的漏电故障等效模型进行电路分析,总结漏电发生后电网各参数的变化规律以及典型特征,提出设计漏电检测装置和漏电保护装置的理论依据,最后给出选择性漏电保护装置的具体实现方法。
关键词:零序电流;零序电压;选择性漏电保护Selective protection in theory and implementation Abstract: In this paper, leakage failures and protection of small current grounding system in coal mine is for the study, through analyzing equivalent model of leakage of small current grounding fault is summarized power variation and the typical of each parameter after leakage, proposed the theoretical basis of designing leakage detection and protection ,selective leakage protection device is given a specific realization.Keywords:zero-sequence current;zero-sequence voltage;leakage detection;selective leakage protection0 引言“漏电”即电流未从人们预先设定的导电体流过,而是从禁止电流的绝缘体泄出。
因而可知漏电发生的原因主要是绝缘受损或绝缘破坏。
针对煤矿井下环境而言,由于矿井中空气潮湿,电缆易受脱落岩石以及煤块的压榨,使得电缆绝缘较容易受损,因而易发生漏电事故。
一旦发生漏电事故不当会导致电气设备的损坏,形成短路事故,而且会导致人身触电,以及引起瓦斯粉尘爆炸的危险。
所以规定矿井供配电设备必须具备较高的绝缘水平以及防护等级,并且要求矿井供电系统中必须装设漏电监检装置。
所以对漏电的分析和研究对设计高性能的漏电监测、保护装置具有非常重要的意义。
所谓漏电保护的选择性,就是指漏电保护装置动作时,仅将发生漏电故障线路的电源切断,其余非故障线路仍然继续运行。
漏电保护的选择性具有两层涵义:一是指上、下级漏电保护之间的纵向选择性,二是指各配出支路之间的横向选择性。
纵向选择性一般靠延时动作来实现,也就是时限级差方法;而纵向选择性则可以利用零序功率方向原理,即通过判断零序电流和零序电压的方向来实现选择性漏电保护。
本文着重论述零序功率方向性漏电保护的原理以及实现方法。
1 小电流接地系统的漏电故障分析发电机或者变压器中性点不直接接地的系统称为小电流接地系统。
《煤矿安全规程2010》第四百四十三条规定“严禁井下配电变压器中性点直接接地,严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电”。
目前矿井中变压器的中性点的接地方式主要有中性点不接地、中性点经电感接地以及中性点经电阻接地三种方式。
对于1140V以下的供电线路主要采用人为中性点经电阻或者电感接地方式。
对于3KV以上的供电线路采用中性点不接地的方式。
Figure 1 Neutral Grounding System leakage equivalent model如图1所示为小电流接地供电系统的漏电故障等效电路模型。
图1中Ua•、Ub•、Uc•为变压器三相电压矢量,Za、Zb、Zc为三相对地分布绝缘阻抗的集中等效阻抗。
在中性点经高阻接地或者经零序电感接地时,接地零序电感以及接地电阻可等效为支路各相的对地绝缘阻抗,在文中都统一为中性点不接地的情形经行分析。
Zh为漏电阻抗。
理想状态下,三相对地绝缘对称,即:Z Z Z Za b c=== (式1)1.1未发生漏电情况当线路未发生漏电时,即漏电阻抗Zh 未接入电网时有:***U U Ua b cI I Ia b bI I I I I Ia ab bc c•••⎧⎪++=⎪•••⎪++=⎨⎪••••••⎪===⎪⎩,,(式2)以大地为电压参考零点,并且令变压器中性点0电压为0U •,则有:结合式3、式2可得出,当三相对地绝缘平衡且无漏电发生时,变压器中性点对地电压以及电网零序电流和零序电压:0,000U I ••== (式4)根据式4可得出:当三相对地绝缘平衡且无漏电发生时,变压器中性点对地电压即零序电压以及电网零序电流均为零。
单支路漏电故障当电网发生漏电时,如图1所示,即有漏电阻抗Z h 接入电网的A 相,则电网的平衡被破坏,根据弥尔曼定理可直接写出变压器0与大地0'两点的电压即0U •的表达式:再由对称分量法可得零序电压: 由式6可得零序电压即变压器中性点对地电压,为表述方便后文中即使用变压器中性点对地电压0U •表示零序电压。
由式6可得出:当电网发生单相漏电时,电网三相对地电压出现零序分量,即零序电压,零序电压等于变压器中性点对地电压。
根据基尔霍夫电流节点电流定律可得出通过漏电阻抗的电流:此时三相绝缘阻抗中的零序分量为根据式8,可得出:一旦线路发生单项漏电时,由于对地绝缘阻抗的存在,便有电流经漏电阻抗和对地阻抗之间流过。
流过绝缘阻抗的电流I h •与流过绝缘阻抗的零序电流I z •的方向相反,流过绝缘阻抗的电流I h •为I z •的3倍,即为每项零序电流之和。
再分析线路各段的电流情况,变压器中性点0至线路中M 点各相电流的情况:***,,I I I I I I I a a h b b c c •••••••=+== ***0I I I I I I I a b c a b c h •••••••++=+++= (式9)由于变压器中性点对地无电流回路,再根据式9,可以得出:零序分量只产生于绝缘阻抗和漏电故障点之间。
所以对于单支路供电情况,如果在变压器端(图1中的0至M 段)装设零序电流互感器,并不能反映该线路的故障状态。
这也是供配电设计中的一个误区。
单母线多支路漏电故障对于多支路供电情况,如图2所示,图2中共有n 条开出支路L 1、L 2、……L n ,每条支路每相对地绝缘电阻为,,,[1,]Z Z Z j n aj bj cj ∈,假设其中支路1的a 相发生漏电故障,漏电阻抗为Z h ,为方便计算,假设每条支路每相对地绝缘相等,即有:,,[1,]Z Z Z Z Z Z Z j k n aj bj cj ak bjk cjk ======∀∈则图2中的零序电压为:033Z U U Za n a U Z nZ Z h Z h n •••-•-•==++(式10)式10与式5相同,即绝缘阻抗相当于所有支路的绝缘阻抗并联。
为方便推导,下文中直接使用式5以描述零序电压。
(3)0nZ Z Uh U a Z••-+=故障支路L 1的零序电流为:••(3)•••••0•(1)00000133nZ Z U h U U U U U n U a ZI z Z Z Z Z Z hh -+++--=+=+= (式11)非故障支路L m ([1,]m n ∈,且1m ≠)的零序电流为:110000()()033U U U U U U U a b c I I I I m am bm cm Z Z Z Z •••••••••••+++=++=++=(式12)所有非故障支路的零序电流之和为:(1)0(1)12n n U I n I I zi zm z Z i ••••-=-•==-∑= (式13)由于电网对地绝缘阻抗Z 为电容性,此时Z 的相角为(0~-90o ),再结合式11、12、13可以得出:若多支路中某条支路发生漏电故障时,电网各支路的零序电压相等,故障相零序电流大小为非故障相零序电流之和,方向与之相反。
再有电网绝缘阻抗显电容性,固有:故障支路零序电流滞后零序电压90~180o ,而非故障相零序电流超前零序电压0~90o 。
也可以理解为:若多支路中某条支路发生漏电故障时,故障支路的零序功率方向为线路流向母线,而分故障支路的零序功率方向为母线流向线路。
这便是设计选择性漏电保护装置时判别故障相和非故障相的理论依据。
即选择性漏电保护原理。
故障支路,然后立即向故障支路发送跳闸指令,并延时一个时限向非故障支路发送跳闸指令。
这种方法需要将所有支路的零序电流经行汇总集中,接线布线复杂,一般适用于组合开关或者开关柜具有漏电集中监测保护的场合,在此不做详细论述。
本文着重分析零序功率方向型选择性漏电保护的实现方法。
实现零序功率方向型选择性漏电保护装置首先需要检测零序电流和零序电压的有效值以及其相角之差。
零序电压以及零序电流的检测方法零序电压的检测方法根据中性点接地方式不同而异。
在矿井以上的供电系统中,主要采用三相五芯电压互感器检测零序电压,如图3所示。
图中TV 为三相五柱电压互感器,互感器二次侧有两个绕组,同时采用五柱铁芯,目的是为零序磁通提供旁路通路。
互感器的二次侧一个绕组“Y ”接,另一个绕组“Z ”接,即三角形开口,用于获取零序电压,这种方法广泛用于母线和线路的绝缘监视装置中。
选漏装置的实现选择性漏电保护装置除了包括零序电流和零序电压的检测电路以外,还须具有滤波电路,A/D转换电路,整形鉴相电路,MCU系统,以及分闸控制电路,结构框图如图6所示。
零序电压以及零序电流由图3、4以及图5所示的检测电路获得,然后经过滤波电路,滤除高次谐波以及干扰,得到可准确反映一次线路故障的信号。
该信号一路给A/D转换器,经过A/D转换后,由MCU进行有效值计算,计算出一次线路的中的零序电压和零序电流的有效值。
另一路给整形鉴相电路,经整形鉴相后,输出反映零序电流和零序电压相位差的脉冲宽度信号,该信号由MCU进行宽度测量,然后计算出零序电流和零序电压的相位差。
然后MCU根据零序电流和零序电压的有效值,判断是否线路发生漏电故障。
若果发生漏电故障,则根据零序电流和零序电压的相位差判断的二次侧靠近变压器处检测不到零序电流(见式9),这时横向选择性漏电保护失去意思,而且只能通过零序电压互感器(变压器二次侧Z接)检测电网的零序电压来判断是否线路上发生漏电,或者通过检测绝缘电阻的方法检测电网的漏电。
图7 程序流程图Figure 7 Program flow chart参考文献:[1] 顾永辉、范延瓒.煤矿电工手册(第二分册)[M].北京:煤炭工业出版社,1999.[2] 杨芳春.电工原理[M].北京:煤炭工业出版社,1995.[3] 苏文成.工厂供电[M].北京:机械工业出版社,1995.[4] John O'Malley:Schaum's Outlines Circuit Analysis. McGraw-Hill Companies Inc.,1992.[5] Hayt, ., Kemmerly, J. E Engineering Circuit Analysis(3r d edition) McGraw-Hill, Inc.,1978.[6] 煤矿安全规程,2010_________________________________ _________________。