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【摘 要】 煤矿采区供电电缆对地绝缘阻抗会随着外界环境和自身因素的变化而变化，该变化会对单相漏电电流的大小产生影响。本文通过理论分析和matlab仿真，得出该变化对单相漏电电流的影响规律，从而为煤采区电缆的选取、维护、布设和使用提供了参考性意见。
【关键词】 电缆 对地绝缘阻抗 单相漏电电流 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
單相漏电是井下低压电网漏电的主要形式。由于煤井环境潮湿，电场作用，电缆自身老化等因素以及电缆选取、长度和分布的不同，造成煤采区供电电缆在运行过程中对地绝缘阻抗发生变化[1]。在这种情况下，若发生电缆单相漏电经人体入地事故，可能会对人体会造成不可预测的伤害。因此，分析采区供电电缆对地绝缘阻抗变化时，单相漏电电流的变化规律，对避免由单相漏电可能引起的人身触电有重要价值。
1. 煤采区单相漏电分析
煤矿采区为低压供电系统，且中性点绝缘（不接地），若发生单相带电导线直接或经一定过度阻抗接地，则流入地中的电流只能通过电网三相阻抗（包含对地绝缘电阻和电容）与变压器中性点构成回路，而三相对地绝缘阻抗的变化将影响到入地电流的大小。以人体单相触电为例，说明对地绝缘阻抗变化对入地电流大小产生的影响及可能对人体产生的危害。图1为a相漏电经人体入地的简化电路图[1,2]。
图1中，T为煤采区动力变压器；R为人体电阻，IEEE Std 80—2000中建议人体等值阻抗取1000Ω，因此，后面的仿真中将人体电阻值取为1000Ω；Ra=Rb=Rc=r 为各相电缆对地绝缘电阻，且r>>R；Ca=Cb=Cc=C 为各相电缆对地电容。井下低压供电单元的对地电容主要取决于电缆的长度、截面、绝缘材料的厚度和电解质的性质，而长度的变化是最大的，电缆总长长度越长，电网对地电容越大，容抗越小，一般为C取值0.2～1μF[3,4]。
2. 煤采区单相漏电数值计算
若煤采区发生a相人体触电（如图1所示），可以将d、e两点间电路等效为有源二端口网络，由戴维宁定理[2]，求得有源二端口网络的等效电压和等效内部电阻，进而求得流过人体的漏电电流数值。
【关键词】 电缆 对地绝缘阻抗 单相漏电电流 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
單相漏电是井下低压电网漏电的主要形式。由于煤井环境潮湿，电场作用，电缆自身老化等因素以及电缆选取、长度和分布的不同，造成煤采区供电电缆在运行过程中对地绝缘阻抗发生变化[1]。在这种情况下，若发生电缆单相漏电经人体入地事故，可能会对人体会造成不可预测的伤害。因此，分析采区供电电缆对地绝缘阻抗变化时，单相漏电电流的变化规律，对避免由单相漏电可能引起的人身触电有重要价值。
1. 煤采区单相漏电分析
煤矿采区为低压供电系统，且中性点绝缘（不接地），若发生单相带电导线直接或经一定过度阻抗接地，则流入地中的电流只能通过电网三相阻抗（包含对地绝缘电阻和电容）与变压器中性点构成回路，而三相对地绝缘阻抗的变化将影响到入地电流的大小。以人体单相触电为例，说明对地绝缘阻抗变化对入地电流大小产生的影响及可能对人体产生的危害。图1为a相漏电经人体入地的简化电路图[1,2]。
图1中，T为煤采区动力变压器；R为人体电阻，IEEE Std 80—2000中建议人体等值阻抗取1000Ω，因此，后面的仿真中将人体电阻值取为1000Ω；Ra=Rb=Rc=r 为各相电缆对地绝缘电阻，且r>>R；Ca=Cb=Cc=C 为各相电缆对地电容。井下低压供电单元的对地电容主要取决于电缆的长度、截面、绝缘材料的厚度和电解质的性质，而长度的变化是最大的，电缆总长长度越长，电网对地电容越大，容抗越小，一般为C取值0.2～1μF[3,4]。
2. 煤采区单相漏电数值计算
若煤采区发生a相人体触电（如图1所示），可以将d、e两点间电路等效为有源二端口网络，由戴维宁定理[2]，求得有源二端口网络的等效电压和等效内部电阻，进而求得流过人体的漏电电流数值。