饋電系統(tǒng)的漏電保護(hù)技術(shù)

摘要 針對當(dāng)前井下低壓電網(wǎng)環(huán)境下，使用饋電保護(hù)裝置不足的問題，提出一種新型的綜合性饋電保護(hù)裝置，重點(diǎn)討論該系統(tǒng)的工作原理、硬件結(jié)構(gòu)、軟件流程以及抗干擾技術(shù)，測試結(jié)果和使用情況表明，系統(tǒng)保護(hù)裝置既保證了準(zhǔn)確的動(dòng)作電阻值和選擇性。又提高了饋電系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性且滿足了實(shí)際應(yīng)用。
關(guān)鍵詞 漏電保護(hù)；附加直流；零序電壓；零序電流；硬件結(jié)構(gòu)；軟件流程；抗干擾技術(shù)

目前我國井下使用的漏電保護(hù)技術(shù)有：基于附加直流電源漏電保護(hù)原理構(gòu)成的漏電保護(hù)；基于檢測零序電壓大小構(gòu)成的漏電保護(hù)和由檢測零序電流大小構(gòu)成的漏電保護(hù)等。這些技術(shù)都存在一定的缺陷：
(1)通過檢測附加直流電源實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù)，動(dòng)作無選擇性。(2)通過檢測零序電壓大小實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù)，動(dòng)作電阻值不穩(wěn)定。(3)通過檢測零序電流大小實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù)，單相漏電時(shí)動(dòng)作有選擇性，但動(dòng)作電阻值不穩(wěn)定，當(dāng)電網(wǎng)支路較少時(shí)，易產(chǎn)生誤動(dòng)作。(4)通過測量零序電流方向?qū)崿F(xiàn)漏電保護(hù)，可以利用故障和非故障支路零序電流的大小和方向的不同加以區(qū)分，達(dá)到選擇性保護(hù)的目的，但其存在動(dòng)作電阻值不穩(wěn)定，并且需要有足夠大的零序電流才能使能保護(hù)動(dòng)作。
針對當(dāng)前井下低壓電網(wǎng)的環(huán)境和技術(shù)上的缺陷，系統(tǒng)采用附加直流和零序功率方向檢測兩種技術(shù)，提出在電網(wǎng)的主支路選擇基于附加直流源保護(hù)原理的漏電裝置；而在電網(wǎng)的分支路選擇基于零序功率方向保護(hù)原理的選擇漏電保護(hù)裝置。既保證了準(zhǔn)確的動(dòng)作電阻值，又保證了動(dòng)作的選擇性。提高了饋電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，可以滿足工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用需求。

1 漏電保護(hù)原理
1．1 附加直流源漏電保護(hù)原理
電網(wǎng)若發(fā)生漏電故障，最容易檢測到的是電網(wǎng)各相對地絕緣電阻值的下降?？稍谌嚯娋W(wǎng)與地之間附加一個(gè)獨(dú)立的直流電源，則在三相對地的絕緣電阻上將有一直流電流流過，該電流的大小變化直接反應(yīng)了電網(wǎng)對地絕緣電阻的變化，有效地檢測和利用該電流就可以構(gòu)成附加直流電源，進(jìn)行檢測漏電保護(hù)。
如圖1所示，直流電流I由獨(dú)立直流電源的正極經(jīng)電阻R1流入三相電抗器的人為中性點(diǎn)，經(jīng)三相電抗器進(jìn)入三相線路，再經(jīng)電網(wǎng)對地絕緣電阻r1，r2，r3流入地，最終返回負(fù)極。由于三相電抗器的電阻非常小，當(dāng)取樣電阻阻值一定時(shí)，直流電流主要由電網(wǎng)對地絕緣電阻決定。因此只需檢測取樣電阻R1上的直流電壓大小即可分析電網(wǎng)對地的絕緣情況。

1．2 選擇性漏電原理
在多支路的輻射式電網(wǎng)中，當(dāng)任意支路發(fā)生漏電故障時(shí)，各分支線路中都會(huì)有零序電流通過。通過故障支路的零序電流的大小和方向都與非故障支路不同。故障支路的零序電流是所有非故障支路零序電流之和。根據(jù)零序電流大小的不同可以區(qū)分故障支路和非故障支路。這就是用零序電流幅值比較法進(jìn)行選擇漏電故障支路的理論依據(jù)。此外，故障支路的零序電流方向是流向母線的，而非故障支路則由母線流向支路。它們的方向不同，這就是零序電流功率方向的保護(hù)原理。零序電流和零序電壓的相位采用硬件處理判斷，零序電流采用硬件整流，微處理器只須進(jìn)行直流采樣，使得軟件算法簡潔，判斷迅速。