矿用隔爆真空馈电开关【浅析分路隔爆真空馈电开关与变频器的配合】

时间：2019-05-28 03:23:27　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：　　变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生，控制相对简单，能够消除工频损耗，节约电能，满足传动的平滑调速需要，提高传动电机的效率，已在产业的各个领域得到广泛应用。变频器与分路隔爆真空馈电开关(简称分馈)在井下同一供电系统使用时，由于配合不当分馈的选择性漏电(简称选漏)保护经常误动作，导致设备无法正常运转。结合从业实践，提出先现场解决方案，不足之处敬请同仁指教。
　　淮南矿务局井下供电系统中变频器与分馈配合使用时，普遍采用两级选择性漏电保护系统。在总隔爆真空馈电开关(简称总馈)和分馈两处设置漏电保护装置。总馈设置有延时的附加直流电源式漏电保护，分馈设置瞬时动作的选择性的零序电流或零序功率方向漏电保护。当分路馈电开关以下发生漏电故障或人身触电事故时，分路馈电开关可以迅速地(一般为30—50ms)、有选择性切除故障支路。
　　
　　
　　首先分析分馈的选漏保护工作原理：
　　零序电流互感器是分馈选漏保护的主要传感元件。它是一只串芯
　　式电流互感器，与普通的电流互感器类似。它的一次绕组为被保护电缆的三相主芯线，三相主芯线同时穿过零序电流互感器的铁芯。在零序电流互感器中产生的磁通，是三相电流所产生的合成磁通。在三相电源正常工作的情况下，三相主芯线工作电流为基本相等，方向相差120º电角度的三相对称系统。同一铁芯中三相主芯线的电流合成磁能通等于零。铁芯中没有磁通产生，二次线圈就不会产生二次电压。当系统三相不平衡或存在漏电故障时，主芯线中三相电流对称性受到破坏，零序电互感器的三相合成电流就不再为零，产生了一个合成的零序电流，零序电流流过三相主芯线其铁芯中必然产生一个合成磁通即零序磁通。它的二次线圈中将产生相应的零序电压驱动执行电路，分馈选漏保护动作。（图1）
　　
　　图（1）
　　以负荷侧Ｃ相发生接地故障具体分析：供电线路中电网三相存在对地电容。负荷侧C相发生接地漏电故障时，三相电压仍为对称，电网中三相工作电流仍是不变，电网三相对地电容中C相对地电容被接地故障点d 短接，电网A、B两相对地的电容电流I 、 I 是通过接地故障点d 汇集而流回C相。接地故障发生在零序电流互感器的负荷侧，负荷侧电对地电容电流I 、I 要通过点汇集到C相，电源侧电网对地的电容电流 I 、I 也通过接地故障点d 汇集而流回C相。零序电流互感器中，流过C相的合成电容电流I 其大小必然大于负荷侧A、B两相电容电流的向量和，方向为从负荷侧穿过零序电流互感而流向电源侧，零序电互感器的三相合成电流就不再为零，产生了一个合成的零序电流。其铁芯中必然产生一个合成磁通即零序磁通。它的二次线圈中将产生相应的零序电压，零序电压经比较电路驱动执行电路，分馈选漏保护动作。
　　零序电流互感器电源侧发生一相接地故障，合成的零序电流从电源侧穿过零序电流互感器流向负荷侧，方向与负荷侧一相发生漏电恰好反向，产生的零序电压经比较电路辨别相位，区分电源侧漏电或者负荷侧漏电，因此分馈具有选择性漏电保护功能。
　　其次了解变频器的工作过程：
　　在中国，低压电网的电压和频率统一380V、50Hz，是不调的。要想得到电压和频率都能调节的电源，必须自己‘变出来’，才便于控制。以交—直—交变频器的基本结构分析，交—直—交变频器的工作分为两个基本过程。
　　（1）交—直变换过程，先把不可调的电网的三相(或单相)交流电压经整流桥整流成直流电。
　　（2）直—交变换过程，就是反过来又把直流电‘逆变’成电压和频率都任意可调的三相交流电。图2
　　
　　图（2）
　　三相整流桥的负载为电阻时，三相交变电压的波形图3，经三相全波整流后，共有6个脉波图4曲线①。经过电容器滤波时，在每个脉波的上升沿，电压在向电阻提供电流的同时，也向电容充电；而在下降沿，则主要是电容器向电阻放电的过程。总的来说，滤波电容器处于不断的充、放电状态图4曲线②。这6个脉波的冲放电过程有序且均等，因此三相进线电流是平衡的，分馈的零序电流互感器铁芯中三相主芯线的电流合成磁通等于零。铁芯中没有磁通产生，零序电流互感器二次侧就不会产生二次电压输出，分馈选漏保护不会动作，线路正常供电。
　　
　　图（3）图（4）
　　在井下供电系统变频器交流拖动回路中，电机绕组是感性负载，由于反向电动势的作用，滤波电容充、放电电流不象是电阻性负载电路那样均衡，而是正弦波形，6个脉波的‘有序而均等’地对滤波电容充、放电的状态被破坏，三相进线电流就不会平衡，这时分馈零序互感器的二次侧产生电压，该电压被传输到智能保护器，分馈选漏保护动作，导致系统无法正常运转。图5
　　
　　图（5）
　　针对此供电系统变频器与分馈配合问题，可以采用三种解决方案：
　　一、降低分馈选漏保护的灵敏度，提高零序电流互感器的二次侧的动作电压值。该工作可由馈电生产厂家售后人员现场完成。
　　二、将供电系统线路进行改造，采用一级漏电保护，改成以下线路。
　　移动变电站的漏电保护功能采用附加直流电源检测，不受线路分布电容电流干扰，漏电保护性能稳定，即可保护系统正常工作。
　　三、降低变频器的载波频率，减小对地电容电流。变频器的载波频率由生产厂家预先设置，应根据现场负载具体情况，慎重从事。
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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