采區電纜對地絕緣阻抗變化對單相漏電電流的影響及matlab仿真

【摘 要】 煤礦采區供電電纜對地絕緣阻抗會隨著外界環境和自身因素的變化而變化，該變化會對單相漏電電流的大小產生影響。本文通過理論分析和matlab仿真，得出該變化對單相漏電電流的影響規律，從而為煤采區電纜的選取、維護、布設和使用提供了參考性意見。

【關鍵詞】 電纜 對地絕緣阻抗 單相漏電電流 matlab仿真

Abstract : With the external environment and internal factors changes， the impedance of coal mining cable will change， which will have an effect on the single phase leakage current. This paper gets the rule about the effect through theoretical analysis and MATLAB simulation， which can provide some referenced opinions on cable selection， maintenance， installation and use in mining.

Keywords : cable; cable impedance against ground; single phase leakage current; matlab simulation

引言

單相漏電是井下低壓電網漏電的主要形式。由于煤井環境潮濕，電場作用，電纜自身老化等因素以及電纜選取、長度和分布的不同，造成煤采區供電電纜在運行過程中對地絕緣阻抗發生變化[1]。在這種情況下，若發生電纜單相漏電經人體入地事故，可能會對人體會造成不可預測的傷害。因此，分析采區供電電纜對地絕緣阻抗變化時，單相漏電電流的變化規律，對避免由單相漏電可能引起的人身觸電有重要價值。

1. 煤采區單相漏電分析

煤礦采區為低壓供電系統，且中性點絕緣（不接地），若發生單相帶電導線直接或經一定過度阻抗接地，則流入地中的電流只能通過電網三相阻抗（包含對地絕緣電阻和電容）與變壓器中性點構成回路，而三相對地絕緣阻抗的變化將影響到入地電流的大小。以人體單相觸電為例，說明對地絕緣阻抗變化對入地電流大小產生的影響及可能對人體產生的危害。圖1為a相漏電經人體入地的簡化電路圖[1，2]。

圖1中，T為煤采區動力變壓器；R為人體電阻，IEEE Std 80—2000中建議人體等值阻抗取1000Ω，因此，后面的仿真中將人體電阻值取為1000Ω；Ra=Rb=Rc=r 為各相電纜對地絕緣電阻，且r>>R；Ca=Cb=Cc=C 為各相電纜對地電容。井下低壓供電單元的對地電容主要取決于電纜的長度、截面、絕緣材料的厚度和電解質的性質，而長度的變化是最大的，電纜總長長度越長，電網對地電容越大，容抗越小，一般為C取值0.2～1μF[3，4]。

2. 煤采區單相漏電數值計算

若煤采區發生a相人體觸電（如圖1所示），可以將d、e兩點間電路等效為有源二端口網絡，由戴維寧定理[2]，求得有源二端口網絡的等效電壓和等效內部電阻，進而求得流過人體的漏電電流數值。