远距离照明综合装置短路保护方法的分析

芦波 于荣波

20世纪90年代，煤矿井下使用的127V照明信号综合装置（以下简称照明综保）普遍采用过电流保护方式，其局限性在于供电电缆截面越小，照明綜保变压器供电容量越大，保护距离就越短。根据计算，变压器容量为4kVA、电缆截面积为2.5mm2时，短路保护有效距离只有350m，当供电距离大于1000m时，负载将在无保护状态下运行。随着高产高效矿井的建设，大中型矿井运输巷都在千米以上。因此，具有多种保护功能且保护距离达到千米以上的综合保护装置，是煤矿安全生产需要的。

90年代末期至今科研人员相继研制开发了多种用于远距离短路保护的产品，但通过试验和现场使用，都存在着不同程度的缺点。现将远距离照明短路保护不同方法的优缺点加以分析，以便以后能开发出保护功能更加稳定的照明综保。

1 绝缘电阻监视法

绝缘电阻监视法是国内较早应用的远距离照明短路保护方法，其原理是在负载末端将一大于13千欧姆（网路绝缘电阻允许值）的检测电阻与保护继电器常闭接点串联后构成的终端电阻经三相整流二极管串联接入三相电网与地之间，接通漏电检测回路。当三相网路中出现短路故障时，保护继电器动作将检测回路断开，此时终端电阻由数十千欧姆变为无穷大；与此同时，首端检测电流由几毫安降至0，远距离短路保护动作，装置停止向负载供电。

此电路的优点是利用窗口比较器可明显识别短路和漏电故障，使两种故障区别显示；缺点是当网路自身对地绝缘电阻较低、且发生短路故障时，由于该电阻与终端电阻是并联关系，即便终端电阻为无穷大，但首端检测电流可通过网路自身对地绝缘电阻构成回路，使保护失灵。这就使保护的灵敏度大打折扣。

2 终端电阻降低法

为了克服终端电阻提高法存在的缺陷，人们又提出了终端电阻降低法。其检测方法与前者正好相反，即在负载末端将一小于2千欧姆（网路漏电保护动作电阻值）的检测电阻与保护继电器常开接点串联后构成的终端电阻经三相整流二极管串联接入三相电网与地之间，正常情况下，该漏电检测断开。当三相网路中出现短路故障时，保护继电器动作将检测回路接通，此时终端电阻由无穷大变为小于2千欧姆；与此同时，首端漏电保护电路动作，远距离短路保护显示为漏电故障，装置停止向负载供电。

此电路的优点是当网路自身对地绝缘电阻较低、且发生短路故障时，由于该电阻与终端电阻是并联关系，会增大检测电流，促使首端保护电路动作；缺点是由于该保护采用人为制造漏电故障的方法，使网路的短路故障转换为漏电故障，两种故障不能区别显示，给故障的排查和处理带来误导。

3 电流变化率法

由于绝缘电阻监视法和终端电阻降低法存在着各自的缺陷，且都需要增加终端检测装置，才能实现远距离保护信号的采样，为了解决上述问题，研究人员又提出了电流变化率法。

基于电流变化率的短路检测保护技术，是利用线路或用电设备发生短路时，线路电流发生突变的原理，采用单片机检测这一变化率，当电流变化的幅值和宽度超过规定值时，单片机发出指令，切断供电电源。此技术的优点是省去了终端取样装置；缺点是只能分辨指定的干扰信号，动作可靠性较差。

4 非过流检测型短路保护方式

采用负载末端失压检测方式判断短路故障，利用现有漏电保护检测回路和主电路动力线缆作为短路信号的传输途径是目前实现远距离短路保护的唯一方法，根据这一方法思路可对远距离保护终端取样电路做更加深入的研究，解决其技术不完善的部分。

[责任编辑：汤静]