CN204216583U - 基于电压源型偏磁式消弧线圈的煤矿用补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于电压源型偏磁式消弧线圈的煤矿用补偿装置，包括供电电网和对各电器件进行控制的控制装置，控制装置与供电电网之间设置有Z形接地变压器，Z形接地变压器的中性点与大地之间设置电压源型偏磁式消弧线圈，电压源型偏磁式消弧线圈与扫描信号源相连接，控制装置与电压源型偏磁式消弧线圈上的电压互感器相连接。电压源型偏磁式消弧线圈正常运行时远离谐振点，不用增加阻尼以限制中性点不对称电压，很好地避免了“预调式”消弧线圈阻尼电阻如何设置的问题，励磁绕组中的感应电流分量在性质上变为电压源型，很好地限制了励磁控制绕组和工作绕组中的谐波含量，且其电感值唯一由励磁电流决定，易于精确快速实现动态调谐。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤矿开采设备防护领域，具体涉及一种基于随调式电压源型偏磁式消弧线圈的煤矿用补偿装置。
背景技术
煤矿井下巷道狭窄，空气潮湿，电气设备和电缆的绝缘容易受潮，电缆也可能遭受脱落的岩石和煤块砸坏，甚至被移动的机器设备等挤压，从而造成漏电和接地事故。单相漏电和接地故障，会带来巨大的危害，如引起人身触电，瓦斯煤尘爆炸和电气雷管先期爆发事故，对通讯、控制线路产生电磁干扰。此外，单相间歇性电弧接地还有可能产生过电压，线路对地电容与电感元件之间也有可能引起铁磁谐振过电压，使那些绝缘薄弱环节相继击穿。过大的接地电弧电流，由于能量大，不易自熄，会造成电缆相间绝缘的损坏，进而引发相间短路，引起电缆放炮或电气设备烧毁等严重事故。
我国早期采用的消弧线圈是手动调匝式，靠调节线圈的抽头来补偿电网对地的电容电流。此方法要改变匝数，必须先让消弧线圈退出运行，或者根据人们的运行经验估算电容电流，或者实测电容电流的数值，很不方便，其精度也不高。随着煤矿电网的不断发展，老式的人工调谐消弧线圈已不再适应煤矿电网频繁变化的需要，残余电流往往较大，消弧线圈必须实现自动化，即采用自动调谐消弧线圈。在电网正常运行时跟踪检测系统电容电流，此检测值将作为系统接地故障时消弧线圈应输出补偿的电感电流的依据。我国现有的自动调谐消弧线圈主要有调匝式、调气隙式、调容式、高短路阻抗变压器式、三相五柱式和偏磁式等，按自动调谐方式又可分为在接地故障发生之前，调整消弧线圈到谐振点附近的“预调式”和在正常运行状况下，消弧线圈远离谐振点运行，而在接地故障发生后，迅速调整消弧线圈到谐振位置的“随调式”。
电容电流自动检测是自动跟踪补偿系统中很重要的一部分，它的准确性和快速性将直接影响补偿精度和补偿效果。国、内外目前对于电容电流的检测一般都还是采用无源检测法，如中性点位移电压曲线法等，要求在检测电容电流过程中调节消弧线圈，使得消弧线圈动作频繁，寿命降低，响应时间势必也不可能做到很短再者，由于改变了系统的运行状态，给系统的安全稳定运行带来潜在威胁无源检测法对于中性点电压的幅值还有一定的要求，如果该值太小，检测精度就难以保证。煤矿井下电缆线路多，电网不对称度小，所以使用无源检测法检测精度大幅下降，因而在实际应用中效果并不佳。注入信号法可以很好地解决以上问题尤其适用于电网不对称度小的煤矿电缆系统。注入信号法在使用中是通过比较电压和电流的同相位来判定谐振点，当信号中存在较强的工频干扰时，很难精确检测其相位当系统阻尼较小时，电压和电流会出现多次同相位，不利于准确判断另外在硬件电路上设计麻烦，在软件上程序繁琐，就会降低采样速度，增大误判谐振点可能性，不能满足检测的实时性要求。矿井电网用量最大的“预调式”消弧线圈以三相五柱式消弧线圈为例，在电网正常运行中，为了保证不会发生串联谐振，必须增加阻尼以限制中性点不对称电压，阻尼电阻如何设置才能更好发挥作用，使“预调式”消弧线圈更广泛地被应用受到影响。因此，“随调式”很有发展前途。电容电流自动检测与调谐的控制系统普遍采用单片机作为核心部件，虽然单片机具有极强的控制功能，但是由于其运算速度低，计算能力差，采样速度被限制在一定范围之内，检测系统的反应速度受到很大的限制。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于随调式电压源型偏磁式消弧线圈的煤矿用补偿装置，其可有效解决上述问题，实现精确快速实现动态调谐。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案进行实施：
一种基于电压源型偏磁式消弧线圈的煤矿用补偿装置，其特征在于，包括供电电网和对各电器件进行控制的控制装置，控制装置与供电电网之间设置有接入供电电网的Z形接地变压器，Z形接地变压器的中性点与大地之间设置电压源型偏磁式消弧线圈，电压源型偏磁式消弧线圈与扫描信号源相连接，控制装置与电压源型偏磁式消弧线圈上的电压互感器相连接。
具体的方案为：
供电电网的各电线上分别设置电容、电阻，电容和电阻并联后接地。Z形接地变压器的型号为KBSG-100/10 10/0.69kV矿用隔爆型干式变压器。电压源型偏磁式消弧线圈为HJ-PXHK型号的电流源型偏磁式消弧线圈经过采用交流线圈内布置一个磁化铁芯段改进得到。
本实用新型的有益效果为：上述“随调式”电压源型偏磁式消弧线圈正常运行时远离谐振点，不用增加阻尼以限制中性点不对称电压，很好地避免了“预调式”消弧线圈阻尼电阻如何设置的问题。电压源型偏磁式消弧线圈在原有结构上进行了改进，使得励磁绕组中的感应电流分量在性质上变为电压源型，很好地限制了励磁控制绕组和工作绕组中的谐波含量，且其电感值唯一由励磁电流决定，易于精确快速实现动态调谐。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本实用新型的一种或几种具体的实施方式，并不对本实用新型具体请求的保护范围进行严格限定。
本实用新型采取的技术方案如图1所示，一种基于电压源型偏磁式消弧线圈的煤矿用补偿装置，包括供电电网和对各电器件进行控制的控制装置，控制装置与供电电网之间设置有接入供电电网的Z形接地变压器，Z形接地变压器的中性点与大地之间设置电压源型偏磁式消弧线圈，电压源型偏磁式消弧线圈与扫描信号源相连接，控制装置与电压源型偏磁式消弧线圈上的电压互感器相连接。电压互感器与电压源型偏磁式消弧线圈的工作绕组相并联。Z形接地变压器是人为制造的中性点，用来连接电网和消弧线圈。当系统发生接地故障时，对正序负序电流呈高阻抗，对零序电流呈低阻抗性。电压源型偏磁式消弧线圈，使得励磁绕组中的感应电流分量在性质上变为电压源型，很好地限制了励磁控制绕组和工作绕组中的谐波含量，且其电感值唯一由励磁电流决定。电压源型偏磁式消弧线圈感抗可以由励磁系统提供的励磁电流自动调节，励磁电流的大小取决于控制装置的输出电压。控制装置经过对中性点位移电压幅值的连续监测，实现电网正常运行状态下的电容电流自动跟踪检测，远离谐振点，限制谐振过电压，又在发生单相接地故障时动态补偿，使得接地处残流最小，及故障消失后的自恢复。
目前我国煤矿高压电网的电源变压器6KV侧是三角形接线，无法为消弧线圈的接入提供电网系统的中性点，所以采用接地变压器引出系统的中性点。Z形接地变压器也称为Z形接法的电抗器或中性点祸合器，Z形接地变压器的绕组连接形式与磁势关系所示，在形接地变压器的三相铁芯的每个铁芯上有两个绕组，反极性串联成曲折形的星形绕组，同一铁芯上绕组的两部分电流相位相差，在同一铁芯的两个绕组产生平衡的漏磁势。总之，Z形接地变压器是人为制造的一个中性点，用来连接电网和消弧线圈。当系统发生接地故障时，对正序负序电流呈高阻抗，对零序电流呈低阻抗。在本实用新型中具体可使用型号为KBSG-100/10 10/0.69kV矿用隔爆型Z形接地变压器。
电压源型偏磁式消弧线圈是在原有电流源型偏磁式消弧线圈的结构上进行了改进，使得励磁绕组中的感应电流分量在性质上变为电压源型，很好地限制了励磁控制绕组和工作绕组中的谐波含量。电压源型偏磁式消弧线圈，由个三柱铁心和绕组组成。消弧线圈的补偿作用是在电网发生单相接地故障后，此时线圈承受高电压，而消弧线圈伏安特性在高压段是线性的，所以其电感值惟一地由励磁电流决定。消弧线圈在正常运行时承受低电压，在该段消弧线圈伏安特性也是线性的，所以其电感值也由控制电流惟一确定。具体实施时可以是对HJ-PXHK型号的电流源型偏磁式消弧线圈改进得到。另外，供电电网的各电线上分别设置电容、电阻，电容和电阻并联后接地。
总之，本实用新型能够准确快速对消弧线圈进行动态正确调谐，从而有效地对危害煤矿安全的过大的电容电流进行治理。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本实用新型中记载内容后，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于电压源型偏磁式消弧线圈的煤矿用补偿装置，其特征在于，包括供电电网和对各电器件进行控制的控制装置，控制装置与供电电网之间设置有接入供电电网的Z形接地变压器，Z形接地变压器的中性点与大地之间设置电压源型偏磁式消弧线圈，电压源型偏磁式消弧线圈与扫描信号源相连接，控制装置与电压源型偏磁式消弧线圈上的电压互感器相连接。
2.根据权利要求1所述的基于电压源型偏磁式消弧线圈的煤矿用补偿装置，其特征在于：供电电网的各电线上分别设置电容、电阻，电容和电阻并联后接地。
3.根据权利要求1或2所述的基于电压源型偏磁式消弧线圈的煤矿用补偿装置，其特征在于：Z形接地变压器的型号为KBSG-100/1010/0.69kV矿用隔爆型干式变压器。
4.根据权利要求3所述的基于电压源型偏磁式消弧线圈的煤矿用补偿装置，其特征在于：电压源型偏磁式消弧线圈为HJ-PXHK型号的电流源型偏磁式消弧线圈经过采用交流线圈内布置一个磁化铁芯段改进得到。
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| CN109755933A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-05-14 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种带补偿电感的全补偿分析简化回路及分析方法 |
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| CN112688436A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-04-20 | 国网四川省电力公司电力科学研究院 | 一种基于配电物联网的消弧线圈在线感知系统及方法 |
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