礦用高壓配電裝置絕緣監視保護試驗方法的探討

中煤科工集團重慶研究院有限公司 張少杰

引言：目前某些礦用高壓配電裝置生產企業沒有電氣性能綜合保護特性試驗臺，特別是面對絕緣監視保護出廠檢驗時，束手無策。本文依據絕緣監視保護原理和標準對其具體試驗方法進行了探討，提出了試驗方法。

0.前言

礦用高壓配電裝置是指煤礦井下10(6)kV供電系統中常用的配電設備，是煤礦井下高壓供電系統終端線路的主保護；檢驗依據標準為JB/T 8739-2015《礦用隔爆型高壓配電裝置》。目前某些礦用高壓配電設備生產企業沒有電氣性能綜合保護特性試驗臺，特別是面對絕緣監視保護出廠檢驗時，束手無策。但在IT系統中，發生一相接地故障時，其他兩相對地電壓升高，可能接近線電壓，會造成絕緣損壞。另一相接地電流很小時，線路和設備還能繼續工作，這種不正常運行狀態，可能長時間存在，這對安全是非常不利的。因此，在不接地電網中，對電網絕緣的監視至關重要，設備的絕緣保護試驗也是必不可少。

1.標準要求

由于井下采用雙屏蔽電纜，其高壓防爆開關除了設有漏電保護，還須設有監視線保護，這樣就可監視雙屏蔽電纜的監視線和接地線之間有無短路或監視線和接地線有無斷線的故障[1]。JB/T 8739-2015《礦用隔爆型高壓配電裝置》中要求高壓配電設備絕緣監視保護動作特性應滿足表1規定[2]。

表1

2.監視線保護原理

回路電阻是指屏蔽芯線與屏蔽地線短接形成回路的情況下所測得的電阻值，它的大小可反映出屏蔽芯線與屏蔽地線是否存在開路現象或連接是否可靠，屏蔽質量是否良好。目前常用的監視線保護原理有兩種: 一種終端加整流二極管的直流監視線保護原理，另一種是終端加電阻附加直流電源的監視線保護原理。為了提高系統的抗干擾能力，經分析決定對本系統采用終端加電阻附加交流電源的監視線保護原理[3]。此方法也是目前產品上最常見的方法。其原理如圖1所示。

監視回路中一端直接接地，另一端外接一電阻（一般為0.9kΩ～1.5 kΩ）后直接接入綜合保護器，通過保護器硬件電路進行計算與判定，具體電路可參照《高壓防爆開關微機保護裝置絕緣監視保護模塊的設計》。

圖1 監視線保護原理

3.試驗方法

JB/T8739-2015第6.2.7.4條要求，按規定相序在高壓側施加三相對稱交流額定電壓，然后將終端元件分別短路和開路，進行絕緣監視保護試驗。在監視回路中，與終端元件串接一個可變電阻，由零逐漸增加電阻值，使保護裝置動作，測量串入監視回路的電阻值；在監視回路中，與終端元件并聯一個可變電阻，由最大逐漸降低電阻值，使保護裝置動作，測量并入監視回路的電阻值。終端元件試驗時可直接認定為監視回路中所接的電阻值，如此測量動作電阻值只需一個電阻箱即可。動作時間測定必須需要同步信號，在現場沒有電氣綜合性能試驗設備時，測量方法可參照圖2和圖3所示。

圖2 并入電阻測試接線圖

圖2為并入電阻測試法，圖中七芯端子為高壓配電裝置出線后的七芯端子；按鈕為兩組常開觸頭，提供同步信號。電阻箱調節好動作電阻值，按下按鈕時，表秒開始計時的同時，并聯電阻投入監測回路，配電裝置保護動作后，秒表計時結束，得出動作時間。

圖3 串入電阻測試接線圖

圖3位串入電阻測試法，按鈕為兩組常開和一組常閉觸頭。電阻箱調節好動作電阻值，按下按鈕時，表秒開始計時的同時，常閉觸頭開路，串聯電阻投入監測回路，配電裝置保護動作后，秒表計時結束，得出動作時間。

4.比對

因實驗數據滿足正態分布，實驗室檢測能力統計分析結果可采用Z比分數表示，Z比分數是表示不同實驗室結果的“得分”的正態化統計值。通過統計分析，對試驗的測試結果比對，分析檢驗結果的準確性。

Z比分數的計算：

式中：Z—比對試驗數據偏差絕對值；

X—兩種方法的檢驗數據；

S—比對樣品的標準偏差。

根據CNAS-GL02-2006《能力驗證結果的統計處理和能力評價指南》要求知：S可采用標準允許的誤差值。參照JB/T8739-2015規定，S可取0.1。

根據公式（1）得出以下計算結果，詳見表2。

表2

由上表測試結果可知：Z絕對比分數的所有值都≤2，依據標準屬于滿意范圍；同時表明X2（本文介紹的試驗方法）的檢測結果屬于滿意范圍，而且偏差很小，并沒有離群。

5.總結

此方法是參照標準要求在現場無綜合試驗臺的情況下提出的。試驗結果與綜合試驗臺比較，誤差在接受范圍之內。望此方法對現場試驗人員有所幫助。