煤礦電網(wǎng)含并聯(lián)供電線路選線仿真系統(tǒng)驗(yàn)證

文俊紅

(霍州中冶焦化有限責(zé)任公司 山西臨汾 031400)

在煤礦電網(wǎng)中，并聯(lián)供電線路是其中一種十分常見的供電方式，特別是由變電所引出的電源，此類線路通常都比較長，負(fù)荷也會比較大，其接地選線方式一直都沒有得到很好的解決。尤其是在發(fā)生相應(yīng)故障的時候，信號就會與故障相疊加，導(dǎo)致出現(xiàn)拒動、誤動的情況。為了達(dá)到選線要求，目前提出了一種基于相間電流差的方式，通過此種方法可以有效的判斷出發(fā)生的故障。

1 基于相間電流差選線的原理

假設(shè)小電流接地系統(tǒng)正常運(yùn)行的時候，該系統(tǒng)的電源電壓是三相對稱的，由兩條線路并聯(lián)組成，并且各自具有相應(yīng)的電容以及負(fù)荷電流。當(dāng)某一條線路發(fā)生單相接地故障的時候，相應(yīng)的電壓就會發(fā)生一定的改變，同時也就會出現(xiàn)一定的單相接地電流，致使流過各個線路的電流也會隨之發(fā)生相應(yīng)的改變。除此之外，因?yàn)榫€路電壓還是對稱的，在出現(xiàn)單相接地故障的前后，其負(fù)荷電流在一瞬間還是保持不變的，所以，在沒有出現(xiàn)故障的線路中，其三相電流的變化幅度是保持一致的；而在出現(xiàn)故障的線路中，發(fā)生故障相與沒有發(fā)生故障相之間的電流差就是產(chǎn)生的單相接地電流，其中沒有發(fā)生故障相的電流變化幅度也是保持一致的。但是，在實(shí)際運(yùn)行過程中，系統(tǒng)的三相電壓是不可能一直保持對稱的，因此，相間電流差通常是以接地電流的一半為基準(zhǔn)的。由此可以看出，當(dāng)出現(xiàn)故障的時候，故障線路通常都是將故障相作為基準(zhǔn)，定義相間電流差；而沒有出現(xiàn)故障的線路在定義相間電流差的時候，可以將任何一項作為基準(zhǔn)。所以，能夠通過對故障相的相間電流差之間的比較，判斷線路出現(xiàn)故障的實(shí)際情況，進(jìn)而得出相間電流差最大的那條線路就是出現(xiàn)故障的線路。

2 基于相間電流差選線的方法

2.1 檢測零序電壓

在確定系統(tǒng)出現(xiàn)故障之前，一定要先對系統(tǒng)的零序電壓進(jìn)行相應(yīng)的檢測，當(dāng)系統(tǒng)的二次零序電壓的值大于所預(yù)設(shè)闕值的時候，比如：15伏，通常就會認(rèn)為該系統(tǒng)出現(xiàn)了單相接地故障。

2.2 確定故障相

當(dāng)確定該系統(tǒng)發(fā)生故障的時候，一定要確定故障相，進(jìn)而才可以采取相應(yīng)的解決措施。確定故障相的判斷依據(jù)就是：當(dāng)電壓最低相的電壓值小于額定電壓百分之三十的時候，那么就可以確定電壓最低的相就是發(fā)生故障的相；當(dāng)電壓最低相的電壓值大于額定電壓百分之三十的時候，針對中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)或者消弧線圈接地情況而言，故障相通常情況都是將正相序作為基準(zhǔn)。

2.3 相間電流差的計算

確定故障線路的方法就是計算相間電流差，也就是將故障相的電流作為計算的基礎(chǔ)，對各個線路的電流進(jìn)行計算，之后得出相應(yīng)的相間電流差，其中得出差值最大的那一條線路就是發(fā)生故障的線路。

3 PSCAD仿真系統(tǒng)

利用PSCAD仿真系統(tǒng)對線路選線進(jìn)行驗(yàn)證，通常情況都會設(shè)置5條線路，長度分別是10千米、15千米、8千米、12千米以及5千米。電源側(cè)電壓為35千伏，變壓器的容量為10兆伏安。線路模型使用的就是分布參數(shù)的模型，其中正序參數(shù)的正序電阻為每千米0.17歐姆，正序電容為6.2e-8F/km，正序電感為7.5e-3H/km，而零序參數(shù)的零序電阻為每千米0.23歐姆，零序電容為3.7e-8F/km，零序電感為34.2e-3H/km。因?yàn)椴⒙?lián)電路通常都會存在電流不平衡的情況，所以，均會對相應(yīng)的線路進(jìn)行電流平衡的設(shè)置，針對中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的故障與接地電阻是1000歐姆時這兩種情況展開相應(yīng)的仿真驗(yàn)證。其得到的相間電流差見表1、表2。

表1 單相接地故障的相間電流差

表2 接地電阻是1000歐姆的相間電流差

從表1與表2中可以看出，出現(xiàn)故障的線路都是以發(fā)生故障的相作為基準(zhǔn)，其相間電流差最大的那一條線路，并且對于并聯(lián)電路而言，其中一條線路出現(xiàn)故障的時候，此項理論也是符合實(shí)際情況的。但是當(dāng)接地電阻值不斷增大的時候，其相間電流差的值也就會越來越小，也是很難予以判斷的。所以，通過仿真結(jié)果能夠說明，對于小電流接地選線而言，采取基于相間電流差的方法是非常有效的，特別適合應(yīng)用在含有并聯(lián)電路的電網(wǎng)中，可以很好的解決故障線路確定的問題。除此之外，還可以說明此種選線方法非常適合應(yīng)用在單相接地與低接地電阻的故障線路中，但是對于一些單相高電阻的故障就會缺乏一定的靈敏度，進(jìn)而可能會影響對于出現(xiàn)故障位置的判斷，由此可以看出，一定要加強(qiáng)這一方面的研究，盡可能提高系統(tǒng)運(yùn)行的靈敏度，這樣才可以有效的提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與安全性。

4 結(jié)語

通過對小電流接地系統(tǒng)發(fā)生故障的前后進(jìn)行分析，充分考慮線路各相電流的變化情況，進(jìn)而提出了基于相間電流差的選線方法，很好的解決了單相接地故障的問題，并且也非常適合應(yīng)用在并聯(lián)電路中，除此之外，從仿真系統(tǒng)的驗(yàn)證結(jié)果上而言此種方法也可以非常準(zhǔn)確的找出發(fā)生故障的線路，特別是可以有效的區(qū)分發(fā)生故障的故障相，進(jìn)而使電網(wǎng)系統(tǒng)不會再受到供電方式的干擾，供電效果也會非常好，是一種非常適用的選線方法。所以，加強(qiáng)對煤礦電網(wǎng)含并聯(lián)線路小電流選線方法的研究是一件非常值得的事情。

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