煤矿6kV电网单相接地电容电流及治理.ppt

煤矿6kv电网单相接地电容电流及治理 煤矿6kv电网单相接地电容电流及治理 概念与名词二 煤矿6kv电网发生单相接地故障的危害三 限制在20a以内的理由四 煤矿6kv电网单相接地电容电流的确认五 限制单相接地电容电流的技术措施六 消弧线圈自动补偿装置七 配套高压选择性单相接地保护装置原理特点八 接入消弧线圈后的现实问题及对策 一 相关概念与名词1 电网漏电与单相接地 1 电网漏电对地阻抗降到设定的保护动作值及以下即为电网漏电 2 单相直接接地电网的某一相与大地或接地网直接接触的漏电故障 2 电网中性点的接地方式 图1 1各种中性点接地方式直接接地 不直接接地 不接地和经阻抗接地 经阻抗接地 经高电阻 经消弧线圈并联电阻接地 3 电网对地电流 1 对地泄漏电流电网经线路对地绝缘阻抗分散入地的电流 包括电阻 电感和电容电流 2 对地电容电流以电缆为主的煤矿6kv高压电网 泄漏电流的主要成份是对地电容电流 3 单相接地 电容 电流煤矿6kv高压电网发生单相接地故障时 经故障点流入大地的电流 二 煤矿6kv电网发生单相接地故障的危害1 造成人身触电2 引起瓦斯 煤尘爆炸与电火灾3 使电雷管无准备引爆4 引起短路事故5 接地间歇电弧引起过电压 造成二次故障6 严重影响生产 三 限制在20a以内的理由1 防止人身触电死亡事故2 防止发生次生的多点击穿故障四 煤矿6kv电网单相接地电容电流的确定1 计算法 1 1 il d 1 1 4 2u l 10 3a 1 2 ic d k u l 1 3 k 95 his 2200 6s u 电缆线路的额定电压 kv l 电缆的长度 km s 电缆芯线横截面 mm2 hi 截面系数 如h35 5 3 h120 3 3等 2 测量法 dry 2型电容电流测量仪 1 测量原理图1 2注入信号法单相等效电路图 1 4 1 5 电网单相接地电容电流ic d 1 6 1 7 2 特点 1 安全可靠 2 快速方便 不必停电 不影响生产 3 测量范围宽 精确度高 3 接线注意事项 1 断开母线pt开口三角与其它设备的电联系 2 将pt一次侧中性点用导线直接接地 3 对于pt一次中点串联单相pt接地的系统 应将单相pt一次绕组短接 3 单根电缆单相接地电容电流的测量一条6kv交联聚乙烯铜芯电缆长1 8km 主芯截面为240mm2 一相对地施加交流电压300v 测得电流为67 54ma 则有电缆一相对地容抗xc电缆一相对地电容c 电缆三相对地总电容c 单相接地电容电流ic d每公里的单相接地电容电流ic i 4 6kv电网单相接地电容电流确定步骤 1 分析供电系统 绘制各种运行方式下的6kv供电分系统简图 2 在图中标明所有6kv架空线 电缆的型号 规格 截面及长度 3 在图中标明所有6kv动力变压器 电动机的型号 规格及容量 4 用公式 1 1 1 2 1 3 计算各运行方式下地面各段6kv母线的单相接地电容电流 5 用电容电流测量仪在矿井最大负荷时测定分列运行下两段6kv母线供电分系统的单相接地电容电流 6 用测量仪在一台主变停运 6kv单母线不分段运行 一台主变滿负荷运行时的6kv电网的单相接地电容电流 7 比较计算 测量得到的数据 取最大值与限定值20a进行比较 确认是否超限 作为选用自动补偿消弧线圈规格的依据 五 限制单相接地电容电流的技术措施1 设计措施 1 简化供电系统 减少供电距离 2 地面6kv系统 使用架空线供电 3 减少电缆的总长度 杜绝回头供电 4 降低过大的电缆截面 5 避免同一段6kv母线为两个及以上的矿井供电 2 运行措施 1 两段6kv母线应采用分列运行方式 负荷尽量均衡 2 避免6kv干线电缆长时空载运行 3 两段6kv母线因故不分段运运行时 应对消弧线圈补偿装置和单相接地选线保护作相应的调整 3 补偿措施 消弧线圈自动补偿装置在电网三相中性点与大地间串接一电感线圈 它在电气上并联于电网三相对地电容 当发生单相接地故障时 中性点对地产生零序电压 通过消弧线圈产生入地的电感电流 由于电感电流与电容电流相位相反 在故障点入地的电容电流被该电感电流抵消 使总的单相接地电流减小 引发不了间歇电弧过电压 接着由单相接地保护装置动作跳闸 切断故障支路的电源 确保矿井的安全 六 消弧线圈自动补偿装置1 消弧线圈的基本补偿原理图1 3中性点经消弧线圈接地电路图 1 消弧线圈补偿状态的脱谐度 1 9 2 电网的阻尼率d 1 10 2 消弧线圈的三种运行状态 全补偿 0 ic il 3 c 1 l 单相接地电流ie为最小 等于ir 欠补偿 0 ic il 3 c 1 l 单相接地电流ie以容性电流为主 过补偿 0 ic il 3 c 1 l 单相接地电流ie以感性电流为主 注 相对地和相对相是不同的回路 该电感支路对电网相对相的参数没有影响 3 消弧线圈自动补偿原理1 对自动补偿装置的要求 1 跟踪电网对地电容的变化 预先接入正确的电感值 在电网发生单相接地故障时 适时自动提供正确的补偿性电感电流 2 实现自动调节与控制 滿足无人值班的要求 3 具有防止电网对地发生r l c串联谐振的的可靠措施 4 有配套的选择性单相接地保护装置 2 自动补偿原理在电网正常运行时随机检测出电网对地电容的大小 根据补偿的要求确定并自动调整好消弧线圈的电感值 等待着 一旦电网发生单相接地故障 消弧线圈就立刻产生合适的入地电感电流 起补偿作用 使单相接地电流降到所要求的5a以下 4 三相五柱式消弧线圈自动补偿装置图1 4三相五柱式消弧线圈自动补偿装置 七 高压选择性单相接地保护原理特点1 零序电流有功分量方向型1 保护原理流过故障支路 首端的零序电流为 1 11 流过非故障支路 首端的零序电流为 1 12 图1 5中性点经电阻接地的等效电路 中点经电阻接地电网 有功电流只流过故障支路 利用零序电压作为参考相量 将有功电流进行鉴别 可实现放射式电网接地保护的横向选择性 中点经消弧线圈接地电网 因消弧线圈本身有功电流成分较大 该原理仍适用 中点不接地电网 可使故障支路的零序电流移相900变成有功电流 该原理仍适用 2 特点 适应各种不同中性点接地电网 选线灵敏度高 2 零序电流五次谐波方向型1 保护原理 单相接地时 五次谐波电容电流 1 14 10 对于基波 1 15 五次谐波电感电流 1 16 可推得 1 17 残余的五次谐波电容电流为 1 18 2 零序五次谐波的提取图1 6零序五次谐波提取电路3 特点 1 适用于不同中性点接地方式电网 2 保护灵敏度较低 八 接入消弧线圈后的现实问题及对策1 问题使地面接地选线和井下高爆开关中的接地保护失灵 2 原因1 地面接地选线和高爆开关接地保护是 零序电流幅值与零序功率方向原理 2 消弧线圈的补偿结果是 零序电流明显减小 甚至相位也发生逆转 3 对策1 地面6kv母线使用能与消弧线圈兼容的接地选线保护装置 零序电流有功分量方向型 零序电流五次谐波方向型 2 井下6kv电网 使用具有零序电流有功分量方向型接地保护的高爆开关 现有高爆开关切换到零序电流幅值接地保护方式 重新确定动作值 3 实用对策 消弧线圈采用过补偿方式 残余电感电流保持在10a左右 则零序电流幅值接地保护原理仍适用 井下不必更换保护设备 消弧线圈采用欠补偿方式 残余电容电流保持在10a左右 则零序功率方向接地保护仍适用 地面 井下都不必更换保护设备 对消弧线圈自动补偿装置的性能要求较高 小结 1 安全规程457条 矿井高压电网 必须采取措施限制单相接地电容电流不超过20a 地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上 必须装设有选择性的单相接地保护装置 供移动变电站的高压馈电线上 必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置 2 单相接地电容电流的确定 考虑电网的运行方式 分析计算和实测的结果 确定单 相接地电容电流最大值 3 限制6kv单相接地电容电流的措施 设计措施 运行措施 补偿措施 消弧线圈自动补偿装置 4 消弧线圈自动