淺析煤礦電網(wǎng)含并聯(lián)供電線路的小電流選線

張永

（大唐呼倫貝爾能源開發(fā)有限公司）

【摘要】對(duì)煤礦電網(wǎng)含并聯(lián)供電線路的小電流進(jìn)行選線時(shí)，可以使用相間電流差的并聯(lián)線路接地選線方法，對(duì)各個(gè)線路中的故障相進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算出各項(xiàng)之間的電流差，就可以有效判斷出出現(xiàn)故障的線路。在研究過程中還應(yīng)用了PSCAD 仿真

動(dòng)模實(shí)驗(yàn)，即使實(shí)際的供電方式和實(shí)驗(yàn)不同，也不會(huì)影響最終的結(jié)果，可以準(zhǔn)確判斷故障線路，檢測(cè)中該方式有很強(qiáng)的抗干擾能力。下面就對(duì)這些方面進(jìn)行分析，希望給有關(guān)人士一些借鑒。

【關(guān)鍵詞】煤礦電網(wǎng) 并聯(lián)供電線路 小電流選線

在煤礦接地電網(wǎng)中小電流接地系統(tǒng)經(jīng)常被使用，但是在使用中經(jīng)常發(fā)生故障，例如出現(xiàn)拒動(dòng)、誤動(dòng)等問題，直接影響煤礦并聯(lián)供電系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。該線路設(shè)置較長(zhǎng)，而且運(yùn)行中產(chǎn)生較大的負(fù)荷，當(dāng)接地選線出現(xiàn)問題后，運(yùn)行中發(fā)生故障信號(hào)和故障相互疊加，進(jìn)而出現(xiàn)誤動(dòng)和誤操作，為了確保選線的準(zhǔn)確性，可以使用相間電流差的方式處理，確保煤礦電網(wǎng)運(yùn)行的安全與穩(wěn)定。

一、分析使用相間電流差的方式進(jìn)行選線的技術(shù)

可以參考圖1了解小電流接地系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)相電流情況，但是當(dāng)發(fā)生故障之后，相電流的分布情況會(huì)發(fā)生很大變化，可以參考圖2進(jìn)行分析。為了以后方便分析，讓相關(guān)人員清楚二者的不同以及選線的技術(shù)要點(diǎn)，設(shè)定分析的系統(tǒng)屬于三相對(duì)稱的，其電源電壓分別是EA、EB、EC，對(duì)于中性點(diǎn)位移電壓屬于故障前衛(wèi)U0，其中的線路2與線路1電容分別是C2和C1，通過該線路的各相電流負(fù)荷是IJAl，IJBL，其中的j=1、2，屬于線路的序號(hào)。小電流接地系統(tǒng)單相接地故障相電流如果煤礦電網(wǎng)中出現(xiàn)單相接地故障，相間電流差就是If，非故障相的電流差是其的一半，也就是If，/2，非故障相的電流差都是0，由此可見，相關(guān)技術(shù)人員在故障檢測(cè)時(shí)，利用線路中故障差進(jìn)行故障判斷，電流差最大的線路就是故障線路，在實(shí)踐中得到了很好的應(yīng)用。

二、并聯(lián)供電線路的小電流選線的重要依據(jù)分析

在選線過程中，為了保證最終的準(zhǔn)確性，要先對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的零序電壓進(jìn)行選擇，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)二次側(cè)零序電壓，如果設(shè)定的有效值超出了系統(tǒng)的閥值時(shí)，例如當(dāng)電壓是15V時(shí)，就可以斷定系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生了單項(xiàng)接地故障。進(jìn)行故障相判斷時(shí)，如果最低的相電壓比額定相電壓低30%時(shí)，那么電壓最低的一相就是故障相，如果最低電壓比額定電壓的30%高，如果其中性點(diǎn)不接地，要以正相序作為故障的判斷基準(zhǔn)。中性點(diǎn)出現(xiàn)欠補(bǔ)償情況，要將正相序作為基準(zhǔn)。對(duì)各相的電流差進(jìn)行計(jì)算時(shí)，要將故障相作為基準(zhǔn)，相間電流差最大的將會(huì)作為故障線路。

三、分析選線仿真實(shí)驗(yàn)的原理和方法

可以參考圖3了解仿真驗(yàn)證原理，研究中使用 PSCAD做建模仿真，五條線路的長(zhǎng)度分別是5km、12km、8km、10km、15km，在電源側(cè)的電壓為35kV，通過35 kV/6 kV，Y/d連接的變壓器，然后再對(duì)各個(gè)支路進(jìn)行供電，該變壓器的額定容量是10MVA。建立線路模型過程中，應(yīng)用了分布參數(shù)的Bergeron模型，零序電感是34.4e-3 H/km，零序參數(shù)是零序電阻0.23Ω/km，零序電容是3.8e-8 F/km。對(duì)于架空線路的正序參數(shù)是正序電阻，阻值為0.17Ω/km，正序電容是6.1e-8 F/km，正序電感是7.6e-3 H/km。

兩條線路在并聯(lián)時(shí)，其電流是不平衡的，必須對(duì)線路l 4 做好不平衡設(shè)置，在此過程中要對(duì)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)接地情況進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果如下所示。

從數(shù)據(jù)對(duì)比中就可以看出，如果系統(tǒng)的中性點(diǎn)不接地，以故障作為基準(zhǔn)的電流差是最大的，如果其中一條并聯(lián)線路出現(xiàn)故障，也滿足故障作為基準(zhǔn)的電流差是最大這一原則，故障接地電阻會(huì)不斷增加，非故障線路與故障線路電流差會(huì)進(jìn)一步減少。除此之外，對(duì)于中性點(diǎn)警告消弧線圈的接地系統(tǒng)而言，對(duì)于故障線路而言，以故障相作為基準(zhǔn)，其相間電流差是最大的，在并聯(lián)線路中其中一條線路出現(xiàn)故障，也符合上述理論，但是在實(shí)踐的推移下，故障接地電阻值會(huì)不斷增大，因此非故障線路和故障線路之間的電流差會(huì)進(jìn)一步縮小。從上述的仿真結(jié)果分析，使用的小電流接地方法是可以實(shí)行的，對(duì)于有并聯(lián)的線路系統(tǒng)更加適合，在傳統(tǒng)的系統(tǒng)當(dāng)中，如果并聯(lián)線路中的一條線路出現(xiàn)故障，不能及時(shí)判斷具體是哪一條出現(xiàn)故障，應(yīng)該該方法解決了這一問題，在此基礎(chǔ)上，該方法在金屬性接地和經(jīng)低阻接地故障中也非常適合使用。

四、對(duì)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)的分析

模擬中使用了6kV系統(tǒng)，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，消弧線圈的脫諧度可以調(diào)整，消弧線圈的投入也可以控制。在該電網(wǎng)中電源的側(cè)電壓是35 kV，通過35 kV/6 kV和變壓器的各個(gè)支路進(jìn)行連接，該變壓器的額定容量是10MVA，設(shè)置的功率因數(shù)是0.8，在該線路中一共有2條架空線和3條電纜，對(duì)于l 4線路實(shí)施了不平衡設(shè)置，電容電流為50A。進(jìn)行中性點(diǎn)不接地模擬，再利用高速采樣方式進(jìn)行結(jié)果的處理，最終得到如下數(shù)據(jù)。

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出，在并聯(lián)電網(wǎng)中如果出現(xiàn)線路單相接地故障，將故障相作為基準(zhǔn)點(diǎn)，其相間的電流差是最大的，這一結(jié)果和工作人員的理論分析一致，由此可見這一方法在實(shí)踐中可以應(yīng)用，檢測(cè)前做好必要的準(zhǔn)備工作即可，取得的效果很好。

通過以上對(duì)煤礦電網(wǎng)含并聯(lián)供電線路的小電流選線方法分析，這一方法能夠有效將故障線路選擇出來，同時(shí)對(duì)于并聯(lián)線路而言，可以直接知道是哪一條發(fā)生故障，供電方式不同對(duì)故障檢測(cè)沒有任何影響，因此使用范圍得到了擴(kuò)大。通過實(shí)踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)該方法不僅檢測(cè)精度高，故障相接地相位不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，接地方式也不會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響，檢測(cè)方法有很強(qiáng)的抗干擾性，因此在煤礦并聯(lián)線路小電流選線中得到了廣泛的應(yīng)用。

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