針對(duì)礦井配電網(wǎng)中性點(diǎn)電壓偏移解決方法分析

柳金賢（山西中煤華晉能源有限責(zé)任公司王家?guī)X礦，山西河津，43300）

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針對(duì)礦井配電網(wǎng)中性點(diǎn)電壓偏移解決方法分析

柳金賢
（山西中煤華晉能源有限責(zé)任公司王家?guī)X礦，山西河津，43300）

摘要：本文結(jié)合電網(wǎng)的整體結(jié)構(gòu)、中性點(diǎn)消弧補(bǔ)償方式與中性點(diǎn)偏移的數(shù)學(xué)關(guān)系，進(jìn)一步改進(jìn)了消弧設(shè)備的感性電流注入方式，采取了一系列措施來(lái)抑制中性點(diǎn)電壓的過(guò)大偏移情況。

關(guān)鍵詞：中性點(diǎn)有效接地電網(wǎng)；中性點(diǎn)電壓；補(bǔ)償方式；抑制措施

0 引言

由于我國(guó)配電網(wǎng)的快速改造，基本采用了中性點(diǎn)自動(dòng)跟蹤式故障點(diǎn)消弧裝置，但是考慮到配電網(wǎng)的線路、負(fù)載以及變壓器運(yùn)行方式的變化，在消弧設(shè)備對(duì)短路故障后的電容電流進(jìn)行補(bǔ)償之后，系統(tǒng)中性點(diǎn)的電壓仍然會(huì)出現(xiàn)明顯偏高的異常現(xiàn)象，進(jìn)一步擴(kuò)大了A、B、C三相的不對(duì)稱性，這樣會(huì)使得加在電網(wǎng)的負(fù)載和電網(wǎng)線路的絕緣性能劣化，甚至?xí)鹉妇€電壓檢測(cè)裝置誤報(bào)警。鑒于此，本文針對(duì)中性點(diǎn)加裝消弧設(shè)備的35KV配電網(wǎng)，給出了等效中性點(diǎn)電壓偏移的抑制策略。

1 配電網(wǎng)中性點(diǎn)電壓偏移過(guò)大的原理

對(duì)于35KV、10KV這樣的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其等效中性點(diǎn)的電壓表達(dá)方式為：

如果只考慮理想狀態(tài)下，系統(tǒng)是完全對(duì)稱的，則會(huì)有：

當(dāng)系統(tǒng)的對(duì)地參數(shù)出現(xiàn)不對(duì)稱時(shí)：

在配電網(wǎng)的人為等效點(diǎn)加裝消弧設(shè)備后，中性點(diǎn)出現(xiàn)的不對(duì)稱電壓變化為：

綜上所述，對(duì)人為中性點(diǎn)產(chǎn)生偏移的因素主要有：

的大小變化主要是由線路等效對(duì)地電容引起的，普通的三相架空線采用水平的排列方式，基于這樣的結(jié)構(gòu)，三相的對(duì)地電容基本是對(duì)稱的，因此。同樣，井下敷設(shè)電纜的對(duì)地三相參數(shù)也是保持對(duì)稱性的。當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生單相短路故障或者出現(xiàn)不是全相運(yùn)行的負(fù)荷情況時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)三相電容參數(shù)不相等的情況，造成發(fā)生變化。

（3）對(duì)補(bǔ)償消弧進(jìn)行自動(dòng)控制

井下電纜的長(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，對(duì)于有單相短路接地發(fā)生的配電網(wǎng)，當(dāng)接地電流的閥值大于10A后，電網(wǎng)自身不能將接地點(diǎn)的電弧消除掉，從而演變成間歇發(fā)生的電弧故障，長(zhǎng)時(shí)間下去中性點(diǎn)的電壓嚴(yán)重偏高。因?yàn)榻拥攸c(diǎn)的電弧沒(méi)有消除，導(dǎo)致兩相短路故障的出現(xiàn)。所以一當(dāng)接地點(diǎn)的電流超過(guò)閥值，就需要采取一定的策略去降低或者消除過(guò)大的短路電流。然后經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后的接地點(diǎn)電流不宜過(guò)小，因?yàn)檫^(guò)小的接地電流引起偏小，產(chǎn)生的偏移系數(shù)就會(huì)很大，系統(tǒng)的不安全度將會(huì)增大。

2 中性點(diǎn)位移電壓的控制措施

2.1 盡量調(diào)節(jié)電網(wǎng)的對(duì)稱結(jié)構(gòu)。當(dāng)因配電網(wǎng)的負(fù)荷不對(duì)稱度引起文中KC系數(shù)增大的情況，可以將可變的阻抗器投入發(fā)生短路故障的相別線路，補(bǔ)償線路的容性參數(shù)，恢復(fù)三相的平衡性。

2.2 保持對(duì)配電網(wǎng)中設(shè)備的定期檢修，將支撐絕緣子表面的灰塵定期的清除掉，盡量減少電網(wǎng)線路的絕緣薄弱點(diǎn)，避免因?yàn)椴粚?duì)稱的泄露電流引起的對(duì)中性點(diǎn)電壓的影響。

2.3 需要分相計(jì)算電容電流或者求解每一相分布電容的情況，當(dāng)某一相的電容值相對(duì)于其他相偏差較大時(shí)，變電所通常利用偷竊電容器來(lái)補(bǔ)償該相的偏差值，達(dá)到三相分布電容基本平衡的格局，利用投切動(dòng)態(tài)電容器來(lái)糾正非全相電容的不平衡性來(lái)減小中性點(diǎn)電壓，在實(shí)踐中獲得了實(shí)用價(jià)值。

2.4 將消弧設(shè)備中串聯(lián)一定的電阻值來(lái)增加中性點(diǎn)回路的阻性分量，從而加大了整個(gè)補(bǔ)償系統(tǒng)的阻尼率，偏移系數(shù)表達(dá)式中的脫諧率因?yàn)橐鸬较拗茪埩鞯淖饔?，因此脫諧率不會(huì)太大，鑒于系統(tǒng)的阻尼率通常在2%～5%之間變化，因此可以將阻尼電阻串接在消弧裝置中來(lái)限制系統(tǒng)的中性點(diǎn)電壓。模擬仿真實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)該電阻值的取值在消弧阻抗值的5%-10%范圍之間時(shí)，可以達(dá)到減小中性點(diǎn)電壓的效果。而且由于將該電阻串接在接地的中性線中，消除諧振的同時(shí)可以達(dá)到系統(tǒng)補(bǔ)償度靈活變化的要求。鑒于阻尼電阻承受大電流可能會(huì)燒壞，同時(shí)還要求能夠最大限度的補(bǔ)償短路電流，要求在系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下將阻尼電阻投入，一當(dāng)有單相接地的情況，系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)隨之發(fā)生改變，此時(shí)消弧線圈與線路對(duì)地電容呈現(xiàn)并聯(lián)結(jié)構(gòu)，由于需要消弧設(shè)備發(fā)出最大的感性電流，因此此時(shí)可以將阻尼電阻短接，當(dāng)消除短路故障后重新投入。對(duì)于阻尼電阻的保護(hù)而言，可以引入過(guò)流繼電保護(hù)。如果控制回路出現(xiàn)問(wèn)題，利用過(guò)流保護(hù)元器件來(lái)將阻尼電阻的短路開(kāi)關(guān)閉合。同時(shí)加裝過(guò)壓保護(hù)器件，避免回路斷電后引起的間隙擊穿。阻尼電阻值的大小主要考慮發(fā)生間歇性電弧接地時(shí)，短路點(diǎn)弧光接地瞬間的過(guò)電壓?jiǎn)栴}，要去能夠有效的限制該過(guò)電壓，因此在短路后的一定時(shí)間內(nèi)不得退出，需要參與補(bǔ)償；但是在永久性接地故障后，需要將其瞬間退出。因此該元器件值的容量選取參考消弧設(shè)備的最大補(bǔ)償容量，一般取其一半，就能夠滿足補(bǔ)償要求。

3 結(jié)語(yǔ)

配電網(wǎng)的中性點(diǎn)電壓太大時(shí)對(duì)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性造成了一定的影響，對(duì)于每一次中性點(diǎn)電壓出現(xiàn)偏差的問(wèn)題，需要根據(jù)負(fù)荷以及系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，據(jù)此來(lái)采取相應(yīng)的控制方案。對(duì)于正在投入運(yùn)行的消弧設(shè)備，生產(chǎn)商需要改進(jìn)產(chǎn)品的參數(shù)或者結(jié)構(gòu)來(lái)適應(yīng)變化的配電網(wǎng)情況。

參考文獻(xiàn)

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Analysis of neutral voltage displacement solution for mine distribution network

Liu Jinxian
（Shanxi Coal Energy Co.，Ltd.China Shanxi flooded mine，Shan Xi，He Jin，43300）

Abstract：Based on the combination of the overall structure of the grid，the mathematical relationship between the neutral point arc compensation offset the neutral point further improved arc extinguishing devices inductive current injection method，a series of measures to curb excessive neutral voltage excursion.

Keywords：Neutral Point Effectively Grounded Power；neutral voltage；compensation；suppression measures

作者簡(jiǎn)介

柳金賢，男，1986年生，目前從事礦井配電自動(dòng)化方面的工作。