煤矿井下选择性漏电保护检测方法及检测装置

摘要

煤矿井下选择性漏电保护检测方法及检测装置，其特征是针对馈电开关KF负荷侧被测三相支路，在同一馈电开关KF内电源侧设置末端以电容接地的参考三相支路；在被测三相支路和参考三相支路上，分别设置被测支路零序电流互感器和参考支路零序电流互感器；设置检测信号处理电路，检测信号处理电路在被测支路零序电流互感器和参考支路零序电流互感器检测的零序电流方向相反时输出漏电控制信号。本发明检测方法能有效消除电网分布电容过大所带来的影响，满足现场的要求，不会出现选漏误动作，工作可靠。

权利要求

1.煤矿井下选择性漏电保护检测方法，其特征是：

针对馈电开关(KF)负荷侧被测三相支路(A1、B1、C1)，在同一馈电开关内电源侧设置末端以电容(C)接地的参考三相支路(A2、B2、C2)；以参考三相支路(A2、B2、C2)模拟非故障支路；当被测三相支路(A1、B1、C1)与参考三相支路(A2、B2、C2)中的零序电流方向相反时，判定为被测三相支路(A1、B1、C1)有漏电故障；

在所述被测三相支路和参考三相支路上，分别设置被测支路零序电流互感器(LI2)和参考支路零序电流互感器(LI1)；所述被测支路零序电流互感器(LI2)和参考支路零序电流互感器(LI1)的同名端相反；来自被测支路零序电流互感器(LI2)和参考支路零序电流互感器(LI1)的传感信号分别经放大、滤波和整形合成为同相方波信号，所述同相方波信号经过相位角电压转换电路后在鉴别电路中对应输出漏电检测高电平信号，所述漏电检测高电平信号经由微分电路触发展宽后，在输出电路通过三极管驱动执行继电器，以执行继电器的触点的开断使所述馈电开关(KF)跳闸。

2.一种煤矿井下选择性漏电保护检测装置，其特征是：

针对馈电开关(KF)负荷侧被测三相支路(A1、B1、C1)，在同一馈电开关(KF)内电源侧设置末端以电容接地的参考三相支路(A2、B2、C2)；在所述被测三相支路和参考三相支路上，分别设置被测支路零序电流互感器(LI2)和参考支路零序电流互感器(LI1)；设置检测信号处理电路，所述检测信号处理电路在所述被测支路零序电流互感器和参考支路零序电流互感器检测的零序电流方向相反时输出漏电控制信号；

设置所述被测支路零序电流互感器(LI2)和参考支路零序电流互感器(LI1)的同名端相反；所述检测信号处理电路对于来自被测支路零序电流互感器(LI2)和参考支路零序电流互感器(LI1)的传感信号分别经放大、滤波和整形合成为同相方波信号，所述同相方波信号经过相位角电压转换电路后在鉴别电路中对应输出漏电检测高电平信号，所述漏电检测高电平信号经由微分电路触发展宽后，在输出电路通过三极管驱动执行继电器，以执行继电器的触点的开断使所述馈电开关(KF)跳闸。

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿井下用电安全保护检测方法及检测装置。更具体地说是涉及隔爆馈电开关选择性漏电保护检测方法及检测装置。

技术背景

煤矿井下供电系统中，如图4所示，在支路低压馈电开关KF1、KF2、KF3、KF4中装有选择性漏电保护装置，该装置与系统总开关KZ内检漏器配套，实现纵向保护和横向保护。纵向保护用时间差实现，横向保护用功率方向实现，达到某个支路有单向漏电故障，则该支路馈电开关跳闸，而其他非漏电的支路馈电不跳闸，起到选择性漏电保护的目的。避免一个支路漏电，影响其他非漏电支路的安全生产。

井下电网由电缆组成，电缆分布电容过大对现有的选择性漏电保护形成影响，不起作用或误动作的现象时有发生，在工作可靠性上存在有问题。造成这一问题的原因在于已有技术中选择性漏电保护基于的检测原理是零序电压和零序电流组成的功率方向型，零序电压取自三相电抗器中心点对地高阻抗两端，其零序电流取自馈电开关负荷侧套装在三相线上的零序电流互感器，分布电容与电抗器中心点对地等效为并联，当分布电容过大时，其容抗很低，造成电抗器中心点对地阻抗很低，其零序电压大幅度下降，下降后的零序电压失去检测能力。近年来电缆已换成屏蔽电缆，其分布电容比以前普通电缆分布电容更大，零序电压会进一步减小，更会失去检测能力。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种煤矿井下选择性漏电保护检测方法及检测装置，以消除电网分布电容过大所带来的影响。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明煤矿井下选择性漏电保护检测方法的特点是利用馈电开关KF负荷侧漏电支路和电源侧非漏电支路零序电流方向相反判定出漏电的被测三相支路。
本发明方法的特点也在于针对馈电开关KF负荷侧被测三相支路A1、B1、C1，在同一馈电开关内电源侧设置末端以电容C接地的参考三相支路A2、B2、C2；当被测三相支路A1、B1、C1与参考三相支路A2、B2、C2中的零序电流方向相反时，判定为被测三相支路A1、B1、C1有漏电故障。
本发明煤矿井下选择性漏电保护检测装置的结构特点是针对馈电开关KF负荷侧被测三相支路A1、B1、C1，在同一馈电开关KF内电源侧设置末端以电容接地的参考三相支路A2、B2、C2；在被测三相支路和参考三相支路上，分别设置被测支路零序电流互感器LI2和参考支路零序电流互感器LI1；设置检测信号处理电路，检测信号处理电路在所述被测支路零序电流互感器和参考支路零序电流互感器检测的零序电流方向相反时输出漏电控制信号。
本发明装置的结构特点也在于设置被测支路零序电流互感器LI2和参考支路零序电流互感器LI1的同名端相反；所述检测信号处理电路对于来自被测支路零序电流互感器LI2和参考支路零序电流互感器LI1的传感信号分别经放大、滤波和整形合成为同相方波信号，所述同相方波信号经过相位角电压转换电路后在鉴别电路中对应输出漏电检测高电平信号，所述漏电检测高电平信号经由微分电路触发展宽后，在输出电路通过三极管驱动执行继电器，以执行继电器的触点的开断使被测支路馈电开关跳闸。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明方法是利用馈电开关负荷侧漏电支路和同一馈电开关电源侧非漏电支路零序电流方向相反判定漏电的被测三相支路。对于分布电容过大的电网，零序电流也大。但本发明方法中，并非考虑零序电流的大小，只要存在有零序电流就不会失去检测能力，本发明检测方法完全满足现场的要求，不会出现选漏误动作。
2、本发明中参考零序电流互感器的设置，是为了取出电源侧支路零序电流，以便与本馈电开关负荷侧支路零序电流的方向做比较。从而判断本支路是否有漏电，只有本支路馈电开关负荷侧有漏电时，上述两个电流方向才相反。电容C的设置是为了产生零序电流，否则无法取出零序电流，虽然电阻接地，也能取出零序电流，但电阻值影响网路绝缘值，不可取。设置放大和滤波电路，是为了滤除来自零序电流互感器的干扰信号。因为零序互感器输出信号电压，最小只有几十毫伏，加上杂散电磁干扰可能引起误动作，有了放大和滤波，有用信号幅值提高了，干扰信号滤除了，可以避免误动作，提高可靠性。

附图说明

图1为本发明检测端结构示意图。
图2为本发明检测信号处理电路方框示意图。
图3为本发明检测信号处理电路原理图。
图4为本发明被测支路馈电开关示意图。
图5为发明原理依据图。
以下通过具体实施方式，结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本实施例中煤矿井下选择性漏电保护检测的方法是利用馈电开关KF负荷侧漏电支路和电源侧非漏电支路零序电流方向相反判定出漏电的被测三相支路。
具体实施中的检测方法是针对馈电开关KF负荷侧被测三相支路A1、B1、C1，在馈电开关内电源侧设置末端以电容C接地的参考三相支路A2、B2、C2，漏电保护主要作用是保护电器设备、相间短路和人身漏电安全。对人身漏电安全而言，电容电流越小越好。电缆固有电容电流是无法避免的，其他方面的电容电流尽量小，本参考支路电容容量实施为电缆最大分布电容容量的3％左右。对整个网路分布电容容量增量微小。当被测三相支路A1、B1、C1与参考三相支路A2、B2、C2中的零序电流方向相反时，判定为被测三相支路A1、B1、C1有漏电故障。
参见图1，本实施例中的煤矿井下选择性漏电保护检测装置是针对馈电开关KF负荷侧被测三相支路A1、B1、C1，在馈电开关KF内电源侧设置末端以电容C接地的参考三相支路A2、B2、C2，以参考三相支路A2、B2、C2模拟非故障支路。在被测三相支路A1、B1、C1和参考三相支路A2、B2、C2上，分别设置被测支路零序电流互感器LI2和参考支路零序电流互感器LI1。
参见图2，本实施例中设置检测信号处理电路，检测信号处理电路在被测支路零序电流互感器LI2和参考支路零序电流互感器LI1检测的零序电流方向相反时输出漏电控制信号。
具体实施中，设置被测支路零序电流互感器LI2和参考支路零序电流互感器LI1的同名端相反；图2所示，检测信号处理电路对于来自被测支路零序电流互感器LI2和参考支路零序电流互感器LI1的传感信号分别经放大、滤波和整形合成为同相方波信号，同相方波信号经过相位角电压转换电路后，在鉴别电路中对应输出漏电检测高电平信号，漏电检测高电平信号经由微分电路触发展宽后，在输出电路通过三极管驱动执行继电器，以执行继电器的触点的开断使被测支路馈电开关跳闸，展宽电路的设置是更进一步保证了驱动电路的可靠工作。
参见图3，具体设置包括：
放大电路N1、N5由四运放224和外围电阻R1、R2、R3、R4、R12、R13、R14、R15及稳压管DW1、DW2、DW3、DW4构成；
滤波电路N2、N6由运放224及外围电阻R5、R6、R7、R16、R17、R18、电容C1、C2、C3、C4组成；
整形电路N3、N7由运放224以及外围电阻R8、R9、R19、R21、R32和二极管V1、V2组成；
相位角电压转换电路由R10、R23、C5组成；
鉴别电路N4由运放224及外围电阻R24、R25、R26和二极管V3组成；
展宽电路N8由运放224及外围电阻R28、R29、R30，电容C7，二极管V4、V5组成；
鉴别电路输出的方波经电容C6、电阻R27构成的微分电路产生脉冲对展宽电路进行触发；
输出电路中的三极管BG与继电器J构成执行电路。
本实施例中设置被测支路零序电流互感器LI2和参考支路零序电流互感器LI1的同名端相反，可以极大地便于电路的实施；当被测支路负荷侧电网有单相漏电时，N3、N7输出端有同相位的方波信号，经相位角电压转换电路R10、R23、C5将方波宽度转换为相应的电压值，N4输出方波经过C6、R27触发N8，其输出端高电位，J吸合，其常开触点控制对应支路馈电开关跳闸。由于系统总开关KZ的检漏器动作时间比KF选漏长，因此总开关KZ并不跳闸；同时，非漏电故障支路中两个零序电流方向相同，但由于零序电流互感器同名端相反的设置形式，使零序电流互感器中的实际电流方向相反，因此在电路N3、N7输出端的方波相反，互相箝位，使电容C5的两端无电压存在，N4因此输出低电位，N8也继之输出低电位，三极管GB无触发信号，继电器J不吸合，如此起到选择性漏电保护的作用。
此外，图3所示信号放大电路输入端稳压管DW1、DW2、DW3、和DW4的设置是为限制高电压输入，避免损坏N1、N2；整形电路信号输出端设置的二极管V1、V2为快速放电回路，将C5中上次剩余的电荷放净，为下一次故障信号进入C5做准备，否则将使相位角电压转换不准确；相位角电压转换电路中的二极管V3用于限制负半波，因为转换为直流性质的电压，只取正半波。