矿井高压电网的一种实用新型单相接地保护装置
5页1、矿井高压电网的一种实用新型单相接地保护装置陶建平1 李富贵2 毕建军2 付 英3 张文生3 傅桂兴3(1、平煤集团机电处,河南平顶山 467000;2、平煤集团电务厂,河南 平顶山 467000;3、泰安开发区鲁兴测控设备研究所,山东 泰安 271000;)A new paractical protector for single phase grounding fault selected in coal mining high voltage systemTAO jian-ping1,LI fu-gui2,BI jian-jun2,FU ying3,ZHANG wen-sheng3,FU gui-xing3(1、PingDingShang Coal Mining Group Corporation Ltd,Pingdingshan 467000,China;2、Dianwuchang PingDingShang Coal Mining Group Corporation Ltd,Pingdingshan 467000,China;3、Taian Development Area L
2、uxing Measuring and Controling Research Institute,Taian 271000,China;) 内容提要:矿井高压电网单相接地保护装置是煤矿安全规程规定必须装设的保安设备。本文介绍的实用新型单相接地保护装置是以专用集成电路ASIC为核心,运用零序基波通过时序鉴别,实现矿井6KV电网单相接地故障的准确选线,不仅通用于中性点不直接接地电网的无补偿、欠补偿系统,而且能在过补偿系统实现准确选线;并能区分永久性和瞬间性接地故障;还具有零序CT断线检验、PT断相鉴别等功能。关键词:中性点不直接接地电网 单相接地(漏电)故障 选择性保护 专用集成电路(ASIC) 时序逻辑鉴别一、煤矿高压电网选择性接地保护的发展与现状 我国的360KV配电网广泛采用中性点不直接接地系统即小电流接地系统,包括中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统和中性点经高阻接地系统。在该系统中发生最多的故障是单相接地。因此,我国煤矿安全规程第457条规定,煤矿“地面变电所和井下中央变电所的高压馈出线上,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出线上,必须装设有选择性的
3、动作于跳闸的单相接地保护装置。”但小电流接地系统,尤其是经消弧线圈接地且调谐于过补偿状态的系统,单相接地故障线路难以准确查出。这是数十年来国内外电力系统继电保护领域一直关注的技术难题和研究课题。我国从1958年开始就有人研究高压电网单相接地保护装置,也称单相接地选线装置。数十年来特别是近十几年来取得不少科研成果,已研究出多种选线原理和选线装置。但我国研制的选线装置绝大多数都是根据中性点不接地系统设计的,一般都是基于零序功率方向原理进行选线的,还有零序基波比幅法、比相法等选线原理构成的选线装置,这些装置对我国3KV、6KV、10KV中性点不接地供配电系统的安全运行发挥过重要作用。20世纪80年代以后,我国煤矿高压电网和城市电网逐步推行中性点经消弧线圈接地的运行方式。按常规,消弧线圈应调谐在过补偿状态运行,以避免欠补偿状态下因切除线路、电容电流变小,而导致全补偿引起串联谐振;或因断相事故导致三相电压不对称引起铁磁谐振过电压而危害电网。然而,消弧线圈的过补偿运行方式,又会导致基于零序电流方向原理及比幅、比相原理的单相接地选线装置全部失效;并且十多年前适配消弧线圈过补偿状态的单相接地选线装置不
4、仅品种少,而且性能不可靠(当时仅有首半波法、五次谐波分量法等)。为此,我国有关矿业院校和科研院所在十多年前(1994年前后)曾研制出“自动跟踪于欠补偿运行状态的消弧线圈”主要供煤矿系统应用,以便于原有比幅型、比相型、零序功率方向型接地选线装置继续发挥作用。与此同时,近十多年来我国也研究出好多种配合消弧线圈过补偿运行电网的单相接地选线装置,相继在石油、化工、电业部门的谐振谐振接地系统应用,主要有信号注入法、有功分量法、相间工频变化量法、最大(I sin)原理、模糊推理和模式识别法、残流增量法、小波分析法、时序鉴别法等构成的新一代接地选线装置。从而形成了煤炭系统与石油、化工、电力系统在应用消弧线圈和选线装置方面的差异。值得重视的是,在国内外已有的十多种可用于消弧线圈过补偿运行电网作为单相接地故障的选线装置中,唯有鲁兴测控设备研究所研制的单相接地选线装置(简称鲁兴选线装置)是直接利用零序基波信号进行故障鉴别的,并运用了当今最先进的EDA技术和isp器件,及分散监控、并行处理方案,因而具有独特的优点。二、基于零序基波“时序鉴别法”的单相接地选线装置图1是鲁兴接地选线装置的的原理图,该装置的关键
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