电网对地电容电流治理的研究

随着配电网的发展以及电力电缆线路的增多, 井下供电不接地系统由于电容电流的急剧增大, 严重威胁着矿井安全生产, 对此《煤矿安全规程》中第四百五十七条明确规定, 矿井高压电网6KV系统必须采取措施限制单相接地电容电流不超过20A, 当超过20A时, 应采取消弧线圈接地方式来加以限制。

1 系统结构

本系统如图接线如图1所示。

(1) 有载调流宽调节范围的消弧线圈 (油浸、干式均可) 为自动调谐创造条件, 调流范围一般1/3调至1, 必要时可做到1/4调到1, 根据消弧线圈的容量及调流范围, 有载开关为9-15挡 (干式可调到19挡) , 新的消弧线圈二次根据需要多个二次线圈, 满足测量、阻尼等的需要。

(2) 阻尼电阻及其控制部分:采用大功率耐高压的特制不锈钢无感电阻, 在系统不正常运行时接于消弧线圈一次与大地之间, 如图中R并接于消弧专用的阻尼线圈上, 用来限制串联谐振点的位移电压降低到相电压的15%以下, 因此本装置的工作方式, 比较灵活, 过补、全补、欠补方式, 可任意选择, 当系统发生单相接地时, 经零序电流 (电压) 保护, 真空接触器快速将阻尼电阻短接 (串联) 或断开 (二次并阻) , 使残流小于规定值 (一般小于5A) , 为防止因操作不当熔丝熔断等烧坏阻尼电阻, 装置设有交、直流电源失压报警和系统接地时真空接触器不动作报警等功能。

(3) 微机控制器及控制屏:微机控制器采用586工业控制机为主体和外围电路组合而成。用来自动测量系统电容电流的大小, 按规定的残流值, 自动调节消弧线圈的分头, 当有故障发生时, 准确判断接地线路, 并能实现接地故障录波等功能。采用大屏幕汉显, 具有打印、报警、储存等功能, 通过通讯接口, 实现远程通讯, 进一步实现配电站无人值守。 (4) 内过电压保护及专用PT:自动调谐式消弧线圈虽能有效抑制铁磁谐振和间歇性弧光过电压, 但对其他类型的过电压如断线谐振等过电压起不到作用, 尤其对传递过电压起反作用。内过电压保护器并接于中性点与地之间, 对与中性点有关的内过电压均能起到有效的抑制作用。

2 测量电容电流的方法与调节原理

(1) 相位、位移电压 (电流) 法:利用系统电容电流参数变化引起中性点, 电压、电流之间的相位变化量来计算电容电流或作为设定的起调条件调节消弧线圈分头, 利用位移电压 (电流) 曲线找出错误点。

(2) 外加电源法:从消弧线圈内附PT二次加一电源, 使位移电压发生变换, 从而计算出电容电流, 再根据设定的残流或谐度来调整消弧线圈的分头。

(3) 外加注入电流信号法:从阻尼电阻或消弧线圈内附加PT而次测注入不同频率的电流信号, 找出谐振频率, 根据谐振频率计算脱谐度和电容电流, 或注入低频电流信号, 根据注入的频率和电压, 电流来计算电容电流, 按设定的残流或脱谐度来调整消弧线圈的分头。来提高测量精度, 是一种适宜性很强的方法。

3 控制器的特点和功能

3.1 特点

控制器采用586工业控制机, 主机是全封闭、高速度、高性能, 免维护的工控机, 抗干扰性强, 更适合于强电场条件下的使用, 可实现两台消弧线圈单独或并联运行, 并将小电流接地选线与之融为一体, 选线准确率极高。

3.2 功能

(1) 实时测量电容电流的变化, 及时调整消弧线圈分头。

(2) 能在现场设定残流或脱谐度。

(3) 显示电感电流、电容电流、残流、挡位等菜单化、图形化。

(4) 报警功能:单相接地、位移电压过限、调整失败、挡位到头、容量不适、装置异常等报警、自动手动切换;

(5) 工业控制机可控制多台消弧线圈, 真正做到智能化控制。

(6) 闭锁功能;设置挡位到头, 单相接地、掉电闭锁、手动、自动之间的闭锁。

(7) 选线功能:多CPU架构, 分散式安装选线准确率高。

(8) 追忆功能:设置消弧线圈调节次数, 单相接地次数追忆, 工控机可长期储存各种信息, 并且有故障录波功能。

(9) 打印功能:当发生单相接地, 接地消除后自动打印接地信息, 工控机可可通过接口将储存信息打印。

10) 远动通讯功能:可通过RS-485或RS-232接口实施“四摇”。

4 运行中应注意事项

(1) 本装置在运行前, 应认真检查回路接线正确, 必须测量装置接地电阻, 并经调整试验合格, 同时应测量配电网的对地电容电流, 此值不应大于本装置名牌上规定的额定补偿最大电流值的60%。

(2) 应实测中性点的位移电压曲线, 根据位移电压曲线串接适当的阻尼电阻, 以限制谐振点位移电压的数值在允许的安全范围内。

(3) 工作点的选择, 以故障点的残流最小为原则, 可以处在欠补、过补或全补偿的工作状态;可以自动调整也可以手动调整。

(4) 装置的运行管理应有专人负责, 变更设定参数, 改变方式及拨动拨码开关位置等操作应作好详细记录。

(5) 短接串联阻尼电阻的交、直流真空接触器, 在系统不接地时, 应处断开状态, 发生单相接线时, 该回路中的接触器应闭合, 发生单相接地时, 应断开。

(6) 当电网发生单相接地时, 手动/自动调节被闭锁, 此时值班人员不得进行任何调节和操作, 并应检查接地补偿装置响声等情况。如接地时间较长时, 应注意消弧线圈的温升, 不得超过允许值。

5 结语

煤矿不接地供电系统应用电力电缆比较多。当系统发生单相接地时, 经零序电流 (电压) 保护, 真空接触器快速将阻尼电阻短接或断开, 使残流小于5A, 为防止因操作不当熔丝熔断等烧毁阻尼电阻, 针对这一情况, 设有交、直流电源失压报警和系统接地时, 真空接触器不动作发生报警。通过对电网对地电容电流的治理, 一定能够提高供电质量, 为煤矿安全供电提供可靠保证。

摘要：由于煤矿供电采用不接地系统, 电力电缆数量较多, 电网对地电容电流严重超标, 针对这一实际情况, 浅谈对电网电容电流的治理。

关键词：电网,电容电流,治理