煤矿直流架线系统漏电保护装置

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1、具有直流架线漏电保护的整流电源工作原理摘要：采用二极管或可控硅等传统方式整流的牵引机车整流器在我国煤矿大量应用，此装置不仅缺少漏电保护、且经常误动作给煤矿的正常生产带来了不便也给安全生产带来了隐患。我们根据这一现象，提出了基于附加直流脉冲电源的煤矿直流架线系统漏电保护原理,基于此原理制作的样机集整流和漏电保护功能于一体，采用数字化控制，并有故障记忆和存储功能。有望成为当前煤矿直流架线机车整流器的新一代替代装置。引言：当前，直流架线机车在我国煤矿、金属矿山井上井下大量应用，尤其在低瓦斯矿井应用更是普遍，但是，由于直流架线系统漏电保护技术尚不成熟，大部分直流架线系统没有漏电保护功能。80年

2、代屮后期，直流架线触电的伤亡率占煤矿总触电伤亡率的30%左右，尽管这些年来，国家对于直流架线系统采取了严格的措施保障安全，但是根据国家安监总局统计的数据，每年都有因为直流架线触电死亡的事故发生。基于上述问题，我们在查阅大量文献及相关试验的基础上，提出了基于附加直流脉冲电源的直流架线系统漏电保护原理，并开发了样机，公司第一台样机自2006年8月在河北省金牛能源股份有限公司邢台矿工业运行试验至今，运行平稳，安全可靠，在此期间，我们对该装罝进行了大呈的现场试验，并用羊做了动物活体触电保护试验。证明了基于附加直流脉冲电源的直流架线系统漏电保护原理的正确性和装置的安全可靠性。1，国内外直流架线系

3、统漏电保护现状目前世界上主要采取以下儿种方法来防止人身触电：保护屏障法，架线电网区段化法,双架线供电法和漏电保护法。前三种方法存在明显缺点，均需要改变电网运行状态，基建费用高，在国外有所应用，在国内应用甚少。漏电保护法在国内曾经开展的单位有中国矿业大学、煤科总院抚顺分院、枣庄矿务局等单位。中国矿业大学和煤科总院抚顺分院主要是利用附加中频交流电源检测系统漏电状况，也称作交流漏电保护法，这两个单位也都曾经做出样机并在现场进行了工业运行试验，证明这种方法理论上是可行的。但具体实施过程中，架线电网的分布电容、分布电阻、分布电感、分布泄漏电导参数严重影响了系统的可靠性，由于架线电网在不同的地方，

4、这叫个分布参数是不一样的，所以常常岀现因分布参数的变化导致测试结果不一样而发生误动作的情况。尤其当架线电容较大时，架线间对交流信号呈现短路特性，且无实时检测系统绝缘状况功能，影响了该方法的实施效果。枣庄矿务局刘永奎等人曾于上世纪九十年代末研制了KZL200-250型漏电保护器，该系统把分区开关、漏电保护和架线电机车过路口及弯道报警装賈综合在一起，对安全生产有一定的效果。但是该装置在架线机车运行的区段没有漏电保护功能，而是靠分区开关分成架线机车通过区段和架线机车不通过区段，仅仅在架线机车不通过区段有漏电保护功能，系统要外加众多分区开关。该装置主要存在的问题是系统复杂、可靠性不高、灵敏度差

5、，没有实现整个架线区间的漏电保护功能，没有实时检测系统绝缘状况功能。由于没有可靠的产品，我国的《煤矿安全规程》和国家标准都没有规定直流架线系统和整流装置必须具有漏电保护功能。这对煤矿安全生产造成了极大的隐患。2、附加直流脉冲电源的漏电保护原理针对当前国内外煤矿直流架线系统漏电保护现状，以及当前电力电子技术、计算机校制技术、检测技术的飞速发展，我们提出研制高可靠性的具有实时系统绝缘状况检测功能的直流架线机车整流器及其漏电保护系统具有重要的理论和实呩意义。这样对于提前发现直流架线绝缘下降等讲故隐患，降低人身触电伤亡率和漏电引起的其它讲故具有重要的保障作用。我们所提出的附加直流脉冲电源的漏电

6、保护原理图如图1所示。附加rt流屯谰阁1附加直流脉冲电源的电机车漏电保护主电路原理阁图中A、B、C为三相交流电压输入端，可控硅V1-V6组成三相全控整流桥，M为直流架线机车，D7为阻止二极管，D8为续流二极管，附加直流电源用于测试架线系统是否存在漏电的测试电源。VI—V6巾专门的控制器通过移相触发控制，当控制V1-V6按三相企控桥模式触发导通时，且附加直流电源断幵时，主电路14直流架线提供正14脉动直流电源；当挽制附加直流电源接通且V1-V6全部断开时，向直流架线提供附加直流电源，同时通过检测附加直流电源支路中的电流的大小来获得架线的绝缘电阻值。若判断山现绝缘严重下降，则停止开通三相全

7、控桥的V1-V6,并切断主电路巾的三相接触器，从而实现漏电保护。图巾二极管D7用于隔离测试电源。D8用于测试绝缘电阻期间的电机续流。图2为基于附加反向直流脉冲电源漏电保护原理的直流架线两端的输出波形。在ofO"的wf瞬间触发VP乂

8、和V6导通，在祕〜vv/2时间相电流通过Vi、电机负载D、可控硅V6与电源形成回路。生成电）玉波形，托^2时刻触发V2，则在14Y2〜M73时间w相电流通过XG、电机负载D、可控硅V2与电源叱形成回路，生成电压波形，