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关于矿井自然直流漏电保护的研究
摘要:时代发展迅速,我国的市场经济稳定扩展,社会各项生产力提高。在现代社会国家整体水平上涨的同时,各种能源资源需求也在激增,特别是对于电力来说,极大地促进了各行业的前进,几乎所有现代设备都需要电能才能进行持续性的作业。在便利了社会和生活时,可如果出现处理不当的情况那么就会严重威胁到人身安全。我国对于漏电保护的研究最初是从煤矿井下低压电网的漏电保护开始的,经过几十年的不断改进和完善当前关于矿井的自然直流漏电保护已经成为我国的矿井安全供电发挥了巨大作用。
关键词:矿井;直流漏电保护
前言:当前我国的漏电保护技术已经在家家户户得到普及推广并加以应用,足可见其技术的重要性和必要性。选择性漏电保护是指当电网发生突发情况从而产生漏电问题时,能够及时将故障电路进行切断或者是发送故障信号,是当前我国漏电保护技术中有重要现实意义的一项技术,选择性漏电保护也是基础漏电保护的升级和未来发展趋势,能够最大程度地减少人体触电风险,且在进行切断电路时可以有选择性切断,也就是只切断问题路线而不影响其他正常作业的路线,能够保证电能供应使用有持续性,也提高生产工作效率,在发生问题时也能最低程度降低损失。
一、当前阶段漏电保护概括
1.1国外漏电保护原理研究状况
在上世纪三十年代中,西方国家在磁力启动装置中最早设置了漏电保护措施,并将其应用在了矿井低压电网漏电保护中,也建立了最初的矿井漏电保护原理,但是这种漏电保护装置只适应于变压器中性点直接接地的供电系统,有较大的局限性。这种中性点直接电压供电方式在最初解决了很大的供电问题,但是也呈现出了他的弱点,后来经过时间的推移和更加具有优势的供电系统被研发出来并且加以使用,初代的中性点接地供电系统也推出了历史舞台,在了解了接地供电系统的劣势后,前苏联开始研究制造不接地的漏电保护装置,并且取得了相当大的成果,研制出来了PYB型防爆漏电继电器。得知了苏联的研究成功,接下来在德国、日本、波兰等国家也开始进行研究,并相继开发出了本土化的漏电保护装置[1]。
1.2国内漏电保护原理研究状况
我国在漏电保护技术研发使用最早是上世纪五十年代,相较于西方国家起步要稍晚一点,当时还没有条件进行自主研发,而是从苏联引进的漏电保护技术,随后应用在矿井作业中。在引进使用时我国也开始对其进行一定程度的仿制和调整,也就是后来出现的JY82型隔爆检漏继电器产品,在JY82型继电器仿制出来后各地方的矿井都进行了使用,其覆盖范围广泛且使用时间一直延续到了上世纪的八十年代末期,是应用时间最长的一种继电器。随着改革开放,我国的生产模式和生产力进行了大规模的提高和优化,逐渐矿井作业也被机械化,这对于JY82型继电器来说已经无法满足其逐渐现代化的需求了,因此,在六十年代我国自主研发了JL80和JL82型隔爆检漏继电器,其功能更加强大,在矿井作业中对于漏气保护起到了质的提升,随着我国的生产力不断攀升各种高新技术也在相继涌现,自研发了JL80和JL82型隔爆检漏继电器后研究技术人员已经掌握了更高技术的继电器研制技术,在七十年代又研制出了JJKB30型隔爆检漏继电器。时间不断往后推移,更多科学技术得到开发应用,在当前阶段,我国的漏电保护装置已经研制出了多种适宜本土矿井作业的隔爆检漏继电器,矿井电网电压的设计和功率也不断提升,两者相互支持相互辅助,在现今实际的矿井作业中已经是不可缺少的一项重要技术。
1.3当前阶段国内漏电保护研究应用
当前我国的矿井地下低压电网的中性点全部都是不接地方式。矿井下低压电网最主要的故障形式就表现为漏电,据专项调查显示,漏电故障在井下低压电网总故障数量的百分之七十左右,漏电不仅会严重危害井下矿井机械设备的正常运行,增加机械故障风险,也会导致人身安全无法得到保障,造成人体触电事故。在一定条件下的漏电故障会形成单相接地,进而发展成为相间短路,由此引发电弧造成瓦斯和尘煤爆炸[2]。
针对以上问题,我国研制出来的选择性漏电保护装置可以将漏电故障范围最小化,将漏电造成的损失和影响保持在可控范围,这样对于在寻找漏电源头的时候可以在故障范围内迅速确定故障点,提高了矿井供电的可靠程度和持续程度,不仅能够使生产安全有序进行也能将生产力保持不断输出,也为漏电保护和安全用电提供了新思路打开了新的研究方向,但同时也提高了漏电保护技术的研究制造难度。目前国内的矿井作业内关于漏电保护技术和装置种类较多,但是关于井下低压电网的漏电保护技术来看,目前主要有以下几种:附加直流电检测保护原理、零序电压保护原理、零序电流大小及零序电流方向保护原理。前两种漏电保护原理主要是应用在非选择性的漏电保护装置中,一旦出现漏电故障就会将整个供电线路进行切断,对于生产有相当程度的影响,且在排查漏电故障源的时候工作量大甚至无法找到故障源,在以往没有进行技术改革时应用较多,当前已经较少使用。后面两种漏电保护原理是应用在选择性漏电保护技术中的,能够有选择的切断故障源头,保持了一定的电力供应又能快速找到故障源。但需要注意的是,零序电流方向原理需要有一定量的零序电流才能正常进行应用选线。这种情况下就不能采用零序电流的补偿技术。因此,为了此原理在应用时能够进行可靠选线,在面对矿井作业在中电网电容较小的情况时要保证其有附加的电容,这种情况会加大人身触电事故的风险,对安全有严重危害。在实际矿井作业中,井下电网在使用中仍旧会出现选择性漏电保护装置误动、拒动现象,这种现象也是当前井下电网漏电问题最亟待解决的一点。
二、自然直流漏电保护研究
直流电源系统是矿井作业中电力供应系统里最重要的一种电流供应原理,也是其是否能够安全运行的重要环节,在各种自动装置、信号设备中都是使用直流电,不仅是在矿井行业,在一些通信部门、医院、大型建筑中的应急电源也都会采用直流电,可见其重要性和可靠性。在直流电源系统中,一旦出现漏电事故那么对于矿井作业会造成严重影响,在近年来关于直流电的漏电保护也得到了国家层面和社会各界的广泛关注。直流电的漏电保护技术一直是漏电保护研究中的重点。由于在矿井实际作业中井下电网在使用时始终会出现误动、拒动的问题,使用自然直流漏电保护原理能够减小此问题带来的影响。自然直流漏电保护原理是利用整流电路工作特性,在电网三相端线与地面之间构成直流检测源,按照此原理工作形成的波形将一个周期分三个时段讨论。在实际矿井地下供电系统来说,其电能的传输是基本都是通过电缆来进行的,电缆具有一定的对称性,各电流之间的间隔和绝缘材料使用相同,所以一般情况下能够将电容的平衡性维持在最佳状态,且不易遭到破坏。直流电在应用中由于外漏的部分较多所以极其容易受到空气环境的影响,空气中的水含量过高会导致直流电所处环境潮湿,也增加了漏电风险。要想直流漏电保护进行高质量提升就要对其绝缘材料和防漏电设计进行不断完善,对于电流端口要加强配置,漏电保护装置的芯片和各种整流器变压器要全方位提升,从全面综合进行改进。
三、总结
随着我国矿业的不断提升,矿井的供电系统和漏电保护系统的研发也加强了力度。虽然在当前阶段关于矿井的直流漏电保护技术要全面推广和普及,对于直流漏电保护的研究一定要大力进行,在直流漏电保护设计中从各种角度来考量其安全性和可靠性,为矿井的安全稳定作业做出贡献。
参考文献
[1] 高彦, 魏可可, 霍耀佳,等. 具有变频器的矿井低压漏电保护研究[J]. 中国安全生产科学技术, 2019, 15(6):1.
[2] 赵新洁. 浅析矿井低压供电漏电保护及设备运行问题[J]. 技术与市场, 2019, 26(9):3.
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