煤矿供配电网自动补偿消弧线圈的应用

2010-01-09孙广友

科技传播 2010年13期

关键词：弧线中性点供配电

孙广友

山东单县供电公司综合部，山东菏泽 274300

煤矿供配电网自动补偿消弧线圈的应用

孙广友

山东单县供电公司综合部，山东菏泽 274300

本文蛀牙对配电网中消弧线圈的工作原理，选择消弧线圈的方法、自动调谐方式的实现等方面进行了探讨。

配电系统；消弧线圈；接地变压器；运行方式

《煤矿安全规程》第457条规定“矿井高压电网必须采取措施限制单相接地电容电流不得超过20A。”目前，煤矿生产过程中大多采用10kV中性点不接地供配电系统，而且供配电系统中多采用电缆馈出线路，随着矿井的延深和开采，电缆馈出线路不断增加延长，导致了对地电容电流的不断增大，主要有以下3方面的危害：

1）当供配电网发生单相接地故障时，接地电流较大产生弧光过电压，一般为相电压的5倍以上。给整个供电系统绝缘造成的很大的危害甚至使绝缘薄弱地点放电击穿，引起设备损坏和停电事故；

2）接地电流的增大有可能造成相间短路，损坏设备、造成用户停电；

3）电容电流流入大地后形成较强的杂散电流该电流有可能引起火花放电，引燃瓦斯、煤尘爆炸，也可能引起井下雷管的先期引爆等事故。

如何解决上述供配电系统中存在的电容电流，最有效的方法是在中性点与地之间串接一个电抗器，通常我们称之为消弧线圈装置。

1 消弧线圈的分类

目前我们国家主要有3种调节电容电流的补偿消弧线圈：

1）调间隙式消弧线圈；

2）调匝式消弧线圈；

3）偏磁式自动补偿消弧线圈。

3种调节方式的消弧线圈相比较，偏磁式消弧线圈的调节范围大、调节速度快。煤矿是特殊的作业环境而且供配电系统复杂，确保矿井供电安全可靠非常重要，因而常采用偏磁式消弧线圈补偿调节方式。

2 消弧线圈的工作原理

消弧线圈的作用就是在电网发生单相接地故障后提供一电感电流来补偿接地电容电流，使接地电流减小，并且使故障相接地电弧两端的恢复电压速度降低、达到熄灭电弧、减小对设备的损坏和短路事故的发生的目的。

动态自动补偿消弧线圈系统的构成：主要有接地变压器、偏磁式消弧线圈、励磁电源及带小电流接线选线功能的自动控制装置组成。

工作原理：消弧线圈是一个带有分段铁芯可调电感线圈附加直流励磁磁化铁芯。运用伏安特性不饱和性，改变铁芯的磁导率实现电感量的连续变化。附图1三相平衡系统中C相接地故障进行分析，设GX、LX分别表示为消弧线圈的电导和电感；ga、gb、gc分别表示为三相对地电导；ca、cb、cF分别为三相对地电容。图2为发生单相接地故障电流等效电路图Id表示接地点d的接地电流、Ic表示电网的电容电流、IL表示消弧线圈的补偿电流，因为消弧线圈是一个感性元件，所以相量图中Ic和IL为方向相反的电流,根据以上分析可得出Id的数值

图1 单相接地故障示意图

图2 单相接地系统等效电路图

当Id＝0时，电网电容电流全部被消弧线圈补偿。

工程上常用脱谐度v描述调谐程度

当v=0时为全补偿，当v＞0时为欠补偿、当v＜0时为过补偿。从发挥消弧线圈的作用上来说，脱谐度越小越好，最佳是处于全补偿状态即调至原点上。但在供电系统正常运行时，小脱谐度的消弧线圈会产生谐振过电压，过电压会给整个供电系统带来危害。因而要求当发生单相接地时，希望消弧线圈的脱谐度越小越好，当供电系统正常运行时脱谐度越大越好。