煤矿供电-接地(漏电)保护V20110812

1、煤矿供电安全技术交流-接地(漏电)保护中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所刘建华 博士 中国矿业大学信电学院中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所电气安全与智能电器研究所电气安全与智能电气研究所简介电气安全与智能电器研究所隶属于中国矿业大学信电学院，是国家重点学科“电力电子与电力传动”下设的一个集理论研究、开发为一体的研究机构。人员：教授1人（博导）、副教授5人（硕导）、讲师2人，博士研究生10余人，硕士研究生50余人。研究方向：供电安全、配电自动化、煤矿智能电网、无功及谐波治理、中性点接地方式及漏电保护。 获奖：国家科技进步三等奖 1项、中国煤炭工业科学技术二等奖3项、中国煤炭

2、工业科学技术三等奖4项、教育部科技进步三等奖 1项。一、接地保护原理汇总一、接地保护原理汇总1、零序电压原理2、零序过电流原理3、零序无功功率方向原理4、零序有功功率方向原理5、谐波功率方向原理（本质是无功原理）6、能量法（无功+有功）7、时序鉴别法（无功+有功）8、注入法9、暂态信号法10、首半波法（本质是无功原理）11、小波分析法2022年4月30日星期六中国矿业大学信电学院57二、零序电压原理二、零序电压原理n原理：利用接地时零序电压的大小，来反应电网对地的绝缘程度，当零序电压达到整定值时即认为发生接地。n整定：零序电压按躲过系统不平衡电压整定，一般为5-30V。n适用范围：中性点非有效

3、接地系统中，一般作为接地报警。n优点：简单n缺点：q无选择性q无法区分接地故障与虚幻接地三、零序过电流原理三、零序过电流原理n原理：在中性点不接地系统中，发生单相接地故障时，故障相流过零序电流互感器的电流为非故障相电容电流之和，一般大于零序过电流保护整定值。n整定：零序电流整定值按躲过本支路电容电流整定。n适用范围：适用于中性点不接地系统。n优点：基波原理、简单，无需零序电压n缺点：仅适用于中性点不接地系统各支路电容电流均匀电网，适应面窄。2022年4月30日星期六中国矿业大学信电学院9三、零序过电流原理三、零序过电流原理2022年4月30日星期六中国矿业大学信电学院10)( 2132211C

4、CCCIIIIIII支路定义正方向由母线流向三、零序过电流原理三、零序过电流原理n原理：在中性点不接地系统中，发生单相接地故障时，故障相流过零序电流互感器的电流为非故障相电容电流之和，大于零序过电流保护整定值。n整定：零序电流整定值按躲过本支路电容电流整定。2022年4月30日星期六中国矿业大学信电学院11123.333123A 3A 3A1.2 33.6A6A3.6ACCCZDCCCIIIIKIIII 出线电容电流均匀时：整定值故障支路动作123.333123A 3A 10A1.2 1012A6A12ACCCZDCCCIIIIKIIII出线电容电流不均匀时：整定值故障支路不动作三、零序过电流

5、原理三、零序过电流原理-消弧线圈系统下失效消弧线圈系统下失效2022年4月30日星期六中国矿业大学信电学院1212311223123() ()LCCCCCLCCCIIIIIIIIIIIII 定义正方向由母线流向支路四、零序无功功率方向原理四、零序无功功率方向原理n原理：利用故障线路零序电流方向为线路流向母线，非故障线路零序电流方向为母线流向线路来实现。n整定：零序电流按躲过本支路最大不平衡电流整定，零序电压按躲过系统不平衡电压整定，注意：整定的是接地保护启动值，与接地判别无关。n适用范围：适用于中性点不接地系统。n优点：基波原理，灵敏度高，准确率高。n缺点：适应面窄，零序电压与零序电流接线要求

6、严格。2022年4月30日星期六中国矿业大学信电学院14四、零序无功功率方向原理四、零序无功功率方向原理2022年4月30日星期六中国矿业大学信电学院15)( 2132211CCCCIIIIIII支路定义正方向由母线流向三、零序无功功率方向原理三、零序无功功率方向原理-消弧线圈系统下失效消弧线圈系统下失效2022年4月30日星期六中国矿业大学信电学院1612311223123() ()LCCCCCLCCCIIIIIIIIIIIII 定义正方向由母线流向支路五、零序有功功率方向原理五、零序有功功率方向原理n原理：利用中性点经预补偿消弧线圈并（串）电阻提供的有功电流，该电流仅通过故障支路，且方向由

7、支路指向母线判别故障支路。n整定：零序电流按躲过本支路最大不平衡电流整定，零序电压按躲过系统不平衡电压整定，注意：整定的是接地保护启动值，与接地判别无关。n适用范围：适用于中性点经并或串阻尼的消弧线圈接地系统。n优点：基波原理，灵敏度高n缺点：适应面窄，对互感器角特性要求严格；零序电压与零序电流接线要求严格。 2022年4月30日星期六中国矿业大学信电学院18三、零序有功功率方向原理三、零序有功功率方向原理2022年4月30日星期六中国矿业大学信电学院1912311223123() ()LCCCCCLRCCCRIIIIIIIIIIIIIII 定义正方向由母线流向支路五、零序有功功率方向原理五、

8、零序有功功率方向原理2022年4月30日星期六中国矿业大学信电学院20六、谐波功率方向原理六、谐波功率方向原理n原理： 本质上是无功功率方向型原理，只是利用5次以上高次谐波实现。在消弧线圈接地系统中，因为5次谐波系统下，消弧线圈感抗增大5倍，对地电容容抗缩小5倍，因此可忽略消弧线圈作用，认可视为是中性点不接地系统。n整定：零序电压按躲过系统不平衡电压整定，注意：整定的是接地保护启动值，与接地判别无关n适用范围：适用于中性点非有效接地系统。n优点：适应面广n缺点：由于5次或7次谐波的含量相对基波而言要小得多，且各电网的谐波含量大小不一，因此灵敏度低。2022年4月30日星期六中国矿业大学信电学院

9、22七、其他保护原理七、其他保护原理nS注入法：先由 TV三相二次电压判别故障相别，再从TV副边向接地相注入信号电流，其频率一般取各次谐波之间数值,确保不被工频分量和高次谐波分量干扰。故障时接地相 TV副边处于短路状态，由副边感应的信号电流沿接地线路接地相流动并经接地点入地。用信号电流探测器在开关柜后对每条出线进行探测，探测到注入信号的线路即为故障线路，进而实现接地保护。n暂态信号法：故障的突然作用在电路中产生的暂态电流通常很大。特别是发生弧光接地故障或间歇性接地故障情况下，暂态电流含量更丰富，持续时间更长。在特定频段（SFB）范围0内，零序电流存在分布规律：故障线路零序电流幅值最大；所有非故

10、障线路零序电流极性相同，而故障线路与之相反。可利用暂态电流满足在故障线路上的数值等于在非故障线路上数值之和且方向相反的关系实现选择性接地保护。2022年4月30日星期六中国矿业大学信电学院24七、其他保护原理七、其他保护原理n首半波法：小电流接地电网单相接地故障产生的暂态电流在发生故障的最初半个周波内，一定满足故障线路零序电流与正常线路零序电流极性相反的特点，因此可以通过比较首半波的零序电流极性来实现接地保护。n小波分析法：小波分析是一种现代信号处理理论与方法，能有效分析变化规律不确定和不稳定的随机信号，从信号中提取局部化的有效成分。小波变换是把一个信号分解成不同尺度和位置的小波之和，利用合适

11、的小波和小波基对暂态零序电流特征分量进行变换，可知故障线路上暂态零序电流特征分量幅值包络线高于非故障线路，而且其特征分量相位也与非故障线路相反，以此实现接地保护。2022年4月30日星期六中国矿业大学信电学院25八、煤矿电网漏电保护误动或据八、煤矿电网漏电保护误动或据动原因动原因n煤矿80%以上供电事故均为单相接地故障造成n中性点接地方式较多n接地类型多（稳定接地、电弧接地、间歇性接地）n单相接地故障判定原理较多，但均有适用范围n中性点经消弧线圈接地系统中单线路单相接地故障判定存在技术实现难点n单相接地故障危害严重q事故扩大为短路，降低供电可靠性q事故引发过电压，导致事故扩大27刘建华 133

12、82679966中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所八、煤矿电网漏电保护误动或据动原因八、煤矿电网漏电保护误动或据动原因1n高压漏电保护选择性原理有效性q零序过电流原理：适用于中性点不接地系统，且各出线电容电流差别不大。q零序无功方向型原理：适用于中性点不接地系统。q零序有功方向型原理：适用于中性点经并或串阻尼的消弧线圈接地。q五次谐波原理：适用于中性点各种接地形式，但灵敏度较低，不适合单条线路应用。n解决方法q根据系统中性点运行方式，选择具有正确原理的保护装置。中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所28八、八、煤矿电网煤矿电网漏电保护漏电保护误动或据动原误动或据动原因因2 2n高压漏电保护整定方法不合理q横向：依靠选择性原理q纵向：依靠时限（同一条线路应按时限保证选择性）q注意：在中性点不接地系统中应用零序过电流原理注意：在中性点不接地系统中应用零序过电流原理应按躲过本支路电容电流整定。应按躲过本支路电容电流整定。n解决方法q正确原则原理且正确整定q采用新的技术（例如智能变电站技术）中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所29八、煤矿电网八、煤矿电网漏电保护漏电保护误动或据动原误动或据动原因因3 3n接线不正确q误以为漏电试验动作即检验了漏电保护可靠。q选择性原理必须依靠电压与电流方向的判别。q电压互感