�(duì)�電容,指的是�、配電線路對(duì)地存在電容,三相�(dǎo)線之間也存在著電��
一般電器都有一�(gè)�(duì)地電�,相與相之間、相與地之間也都有一�(gè)�(duì)地電��
�(dāng)�(dǎo)線充電后,導(dǎo)線就與大地存在了一�(gè)電場(chǎng),導(dǎo)線會(huì)通過(guò)大氣向大地(另二相導(dǎo)線也拆算到地)放�,將�(dǎo)線從頭到尾的放電電流“歸算”到一�(diǎn),這�(gè)“假想”的電流就是各相�(duì)地電容電流�
電容的結(jié)�(gòu)是兩�(gè)極板中間通過(guò)絕緣體構(gòu)�,為�,線路中的導(dǎo)線成為一�(gè)極板,大地成為另一�(gè)極板,兩�(gè)極板中間依靠空氣絕緣,這就形成了電容的�(guān)�。盡管線路與大地之間的距離較大而形成的電容量甚�,隨著線路的覆蓋面越�(極板面積增大),電容量也隨著有所增大��
�(duì)各類系統(tǒng)�(duì)地電容計(jì)算方法�(jìn)行了歸納總結(jié)的基拙上,針�(duì)"�(yù)�(diào)�"消弧線圈提出了一種檢�(cè)系統(tǒng)�(duì) 地電容的新方�,利用投切消弧線圈阻尼電阻的電力電子�(kāi)�(guān),通過(guò)短時(shí)控制其導(dǎo)通狀�(tài)以產(chǎn)生含有豐富頻率成分的擾動(dòng)電壓、電�。利用該擾動(dòng)電壓、電流信�(hào)并結(jié)合基于電力電子擾�(dòng)技�(shù)的諧波阻抗測(cè)量方法測(cè)量系�(tǒng)�(duì)地電容以用于"�(yù)�(diào)�"消弧線圈的自�(diào)諧。電�(wǎng)正常工作情況�,通過(guò)短時(shí)改變投切阻尼電阻的晶閘管的導(dǎo)通狀�(tài),等效于將阻尼電阻短�(shí)退出工�,�(jìn)而在晶閘管兩端產(chǎn)生含有豐富頻率成分的擾動(dòng)電壓、電流信�(hào)。基于配電網(wǎng)的近似線�,各頻次下擾�(dòng)電壓與擾�(dòng)電流呈現(xiàn)線性關(guān)系。利用擾�(dòng)電壓、電流信�(hào)并結(jié)合基于電力電子擾�(dòng)技�(shù)的諧波阻抗測(cè)量方法汁算系�(tǒng)�(duì)地電��
系統(tǒng)意義
根據(jù)消弧線圈�(bǔ)償原理分析可知:(a � 為了的減小接地電�,諧振接地系�(tǒng)�(duì)接入消弧線圈的大小與�(yùn)行方式有明確要求。(b � 全補(bǔ)償運(yùn)行方式下,消弧線圈的感抗與系�(tǒng)�(duì)地容抗相� 。精確檢�(cè)系統(tǒng)�(duì)地電容是消弧線圈合理�(bǔ)�?shù)那疤?。電�(wǎng)出現(xiàn)單相接地故障后,只有�(zhǔn)確的檢測(cè)出系�(tǒng)�(duì)地電�,才能將接地殘流降到最�,使接地電弧可靠媳滅,避免兩相短路等更加惡劣事故的發(fā)生。因�,準(zhǔn)�、高效的檢測(cè)系統(tǒng)�(duì)地電容對(duì)消弧線圈的有效補(bǔ)償具有重要的意義�
研究�(xiàn)狀
系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障�(shí),為了能夠快速媳滅電�,應(yīng)將消弧線圈迅速調(diào)節(jié)到位。消弧線圈自�(dòng)跟蹤�(bǔ)�?shù)年P(guān)鍵是�(zhǔn)確測(cè)量系�(tǒng)�(duì)地電容以確定消弧線圈的投入容�?,F(xiàn)有的系對(duì)地電容的檢測(cè)方法可歸�(jié)為如下幾類:中性點(diǎn)位移電壓法、阻抗三角形�、兩�(diǎn)法與三點(diǎn)法、注入信�(hào)��
中性點(diǎn)位移
這種方是以串�(lián)諧振原理為基�(chǔ),通過(guò)改變消弧線圈檔位尋找中性點(diǎn)位移電壓值點(diǎn),以得到系統(tǒng)�(duì)地電容�。當(dāng)消弧線圈�(diào)節(jié)至諧振位置運(yùn)行時(shí),系�(tǒng)的運(yùn)行方式為全補(bǔ)償方�,中性點(diǎn)位移電壓,此�(shí)線圈的感抗值與系統(tǒng)�(duì)地容抗值相�,通過(guò)確定消弧線圈電感值便可知道此�(shí)�(duì)地電容的大小。這種方法原理�(jiǎn) 單但也有缺點(diǎn)。在諧振�(diǎn)附近�(shí),中性點(diǎn)位移電壓值已�(jīng)很大且與諧振�(shí)的電壓值相差無(wú)�,因此需要頻繁調(diào)節(jié)尋找諧振�(diǎn),要精確的確定諧振點(diǎn)有一定的難度。同�(shí)�(duì)于非連續(xù)�(diào)節(jié)的消弧線�,由于各檔位間是非無(wú)�(jí)式切換的,有可能�(wú)法準(zhǔn)確找到諧振點(diǎn),影響測(cè)量精度�
阻抗三角形法
針對(duì)"�(yù)�(diào)�" 消弧線圈,為了限制中性點(diǎn)位移電壓,消弧線圈側(cè)需加阻尼電阻,由于該阻尼電阻的存在便可以利用串�(lián)諧振中電阻與電抗之間的三角形�(guān)系計(jì)算系�(tǒng)�(duì)地電�。該方法的準(zhǔn)確性受到不平衡度的影響:對(duì)�"隨調(diào)�"消弧線圈,由于消弧線圈遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)�(yùn)�,阻抗三角形的夾角就�(huì)變得非常小,同時(shí)帶來(lái)較大的計(jì)算誤�;該方法需要其它操作來(lái)確定系統(tǒng)的脫諧度且在此過(guò)程成中需要保持系�(tǒng)一直處于過(guò)�(bǔ)償或 欠補(bǔ)�?shù)臓顟B(tài):該方法一般用于消弧線圈串�(lián)阻尼電阻�(yùn)行的方式下,�(duì)于并�(lián)阻尼電阻則需要�(jìn)行一系列的公式變�,導(dǎo)致一定的誤差出現(xiàn)�
兩點(diǎn)法三�(diǎn)�
兩點(diǎn)法與三點(diǎn)法是通過(guò)�(cè)量消弧線圈檔位調(diào)節(jié)前后中性點(diǎn)位移電壓�(lái)�(jì)算系�(tǒng)�(duì)地電容�,兩�(diǎn)法需要改變一次消弧線圈的容量,三�(diǎn)法則需要改變兩次消弧線圈的容量。這兩種方法在電網(wǎng)正常工作�(shí)檢測(cè)電網(wǎng)電容電流,此�(shí)消弧線圈�(yuǎn)離諧振點(diǎn)工作,電�(wǎng)出現(xiàn)故障�(shí)又可迅速調(diào)節(jié)到位,因此無(wú)需裝設(shè)限壓�(lái)控制中性點(diǎn) 位移電壓。但是這兩者也有一定的缺點(diǎn),前者忽略了電網(wǎng)阻尼率及消弧線圈的有功損耗電�(dǎo),因此會(huì)�(dǎo)致較大的�(jì)算誤差;后者雖考慮了電�(wǎng)阻尼�,但同樣忽略了消弧線圈的有功損耗電,影響計(jì)算精��
注入信號(hào)�
注入信號(hào)法又分為注入變頻信號(hào)法與注入恒頻信號(hào)�。其中注入變頻信�(hào)法是利用電壓互感器向消弧線圈注入信號(hào),通過(guò)系統(tǒng)反映到電壓互感器二次�(cè)的信息來(lái)確定系統(tǒng)諧振頻率,從而計(jì)算系�(tǒng)的對(duì)地電�。這種方法是國(guó)�(nèi)采用最為廣泛的一種注入信�(hào)法,它可被應(yīng)用于各類消弧線圈,且�(shí)施過(guò)程是在電�(wǎng)未發(fā)生故障的情況下�(jìn)行的,無(wú)需�(kāi)啟任何自�(diào)諧裝置,且同�(shí)具備較高的測(cè)量精�。但該方法實(shí)�(shí)性較�,需要不斷的掃頻步驟以尋找諧振頻率,另外�(dāng)中性點(diǎn)位移電壓較大�(shí),很難準(zhǔn)確找到諧振頻�,產(chǎn)生誤�;注入恒頻信�(hào)法是從電壓互感器�(kāi)口三角側(cè)注入多�(gè)頻率恒定的電流信�(hào),通過(guò)�(cè)量PT二次�(cè)電壓�(jì)算出配電�(wǎng)�(duì)地電容值和電容電流�,該方法在恰�(dāng)?shù)倪x頻下具有較高的測(cè)量精��
表達(dá)式確�
利用晶閘管投切過(guò)程在晶間管兩端產(chǎn)生的擾動(dòng)信號(hào)各頻次下諧波分量�(lái)�(jì)算系�(tǒng)�(duì)地電�。半波整流電路中晶閘管瞬�(shí)�(dǎo)通產(chǎn)生的暫態(tài)擾動(dòng)的各諧波成分含量隨著頻率的升高而減小。因此為了保證系�(tǒng)�(duì)地電容計(jì)算的�(zhǔn)確�,選取擾�(dòng)電壓、電流中含量較高�8倍頻以下各諧波成分計(jì)算系�(tǒng)諧波阻抗。在這一頻率范圍�(nèi)�(kāi)展的相關(guān)諧波研究工作,變壓器通常仍用漏阻抗替�,配電線路仍采用集中參數(shù)π型模型等�,僅感抗和容抗隨頻變化而變化,可保證計(jì)算的�(zhǔn)確��
隨著煤礦供電�(wǎng)�(luò)的增大,單相接地電容電流隨之增大。電容電流的大小是決定是否要�(duì)電網(wǎng)�(bǔ)償,以及選擇�(bǔ)償設(shè)備的重要依據(jù)?,F(xiàn)有的小電流接地系�(tǒng)�(duì)地電容的�(cè)量方法不適應(yīng)礦井�(zhǎng)期在線測(cè)�。因�,提出了一種基于線路模型參�(shù)�(shí)別的礦井�(duì)地電容在線測(cè)量方法,通過(guò)建立每條線路的數(shù)�(xué)模型,根�(jù)接地故障�(shí)的零序電�、電流數(shù)�(jù),采用最小二乘法求出線路�(duì)地電�。經(jīng)�(guò)仿真和實(shí)�(yàn)�(yàn)證,在絕緣電阻為�(wú)窮大的情況下,對(duì)地電容識(shí)別的誤差率小�1%�
誤差分析
理論�,采用的零序電阻R01、零序電感L01真實(shí)參數(shù)保持一�。但是使用時(shí)由于電纜的接觸電阻的存在和高次諧波的影響,使得實(shí)際的零序電阻和零序電感大于理論��
可見(jiàn),當(dāng)零序電壓和零序電流一�,R01增大,必然導(dǎo)致電容值減�,低于實(shí)際�。同理當(dāng)L01增大�(shí),也�(huì)�(dǎo)致導(dǎo)致電容值減小,低于�(shí)際�。因此運(yùn)用線路模型對(duì)�(duì)地電容測(cè)量時(shí),必須濾除零序電壓電流中的高頻分�。同�(shí)也可以利用建立的線路模型定期�(duì)零序電阻和電感�(jìn)行修�,將辨識(shí)的參�(shù)�(kuò)展為3�(gè),通過(guò)辨識(shí)得到零序電阻和電感的�(shí)際��
�(shí)�(xiàn)步驟
利用�(fā)生接地故障時(shí),流�(guò)不同線路上的零序電壓、電流數(shù)�(jù)就可求出該系�(tǒng)中各線路的對(duì)地電容。系�(tǒng)�(duì)地電容值求出后,可以很容易�(jì)算出系統(tǒng)電容電流的有效�,從而實(shí)�(shí)掌握了煤礦井下對(duì)地電容的狀況。在�(shí)際使用時(shí)通過(guò)�(shí)�(shí)采集故障�(shí)的零序電�、零序電�,代入離散化的模型方�,經(jīng)�(guò)最小二乘法辨識(shí),得出對(duì)地電容C��
為執(zhí)行運(yùn)算時(shí)的采集點(diǎn)�(shù),由于待求參�(shù)只有一�(gè),可以連續(xù)取數(shù)�(jù)幾�(gè)或十幾�(gè),也就是用一段時(shí)間的采樣值對(duì)參數(shù)做出一�(gè)估計(jì)值,如此重復(fù)即可求解出對(duì)地電容��
仿真與分�
為了�(yàn)證提出的方法的有效�,在�(shí)�(yàn)室搭建了單線路的供電模型,變壓器采用380/660V升壓變壓�,后接一�(tái)礦用饋電�(kāi)�(guān),饋電開(kāi)�(guān)后接一條電纜出�,電纜為截面10mm2的礦用阻燃電纜,供電�(zhǎng)度為100m。負(fù)載為1�(tái)4kW的礦用防爆電�(jī)。絕緣電阻通過(guò)�(cè)量為∞,試驗(yàn)�(shí)采用饋電�(kāi)�(guān)中的�(shí)�(yàn)按鈕,通過(guò)1kΩ電阻接地�(jìn)行模擬實(shí)�(yàn)。�(jìn)行單相接地模擬實(shí)�(yàn),在線路分別并聯(lián)不同電容�(shí)通過(guò)線路模型�(jì)算得出的電容��
可以看出采用線路模型方法得出的對(duì)地電容和�(shí)際值之間的誤差�1%以內(nèi)。與采用的附加電容法的測(cè)量結(jié)果相�,誤差低于附加電容的方法。雖然采用線路模型算出的電容值和�(shí)際值之間存在的誤差,但總體�(lái)�(shuō),估�(jì)�(jié)果較�(zhǔn)�,算法可以滿足現(xiàn)�(chǎng)工作的要��
供電線路�(cè)�
提出了基于線路模型識(shí)別的煤礦井下供電線路�(duì)地電容在線測(cè)量方法,利用�(fā)生漏電故障時(shí)的供電線路的�(shù)�(xué)模型,采用最小二乘法�(duì)建立的線路模型�(jìn)行參�(shù)辨識(shí),計(jì)算出分布電容。通過(guò)仿真與實(shí)�(yàn)表明�
( 1) 此方法簡(jiǎn)單易行,僅僅利用供電線路�(fā)生漏電時(shí)的故障數(shù)�(jù)�(jìn)行計(jì)�,不必增加額外的�(shè)�,不影響電網(wǎng)正常�(yùn)行,同時(shí)可以�(jié)合現(xiàn)有的供電線路保護(hù)裝置�(jìn)行在�、實(shí)�(shí)�(duì)地電容的�(cè)量�
( 2) 本方法將線路等效為集中參�(shù)模型,但模型的參�(shù)誤差�(huì)造成電容辨識(shí)的結(jié)果偏離正常�,可通過(guò)濾波的方法消除誤��
( 3) �(duì)于采用電纜線路的公共電網(wǎng),將其等效為集中參數(shù)模型,可以采用本方法�(jìn)行對(duì)地電容的在線�(cè)��
( 4) 本方法對(duì)于礦井的低壓供電線路也可以同樣采用這種方法�(cè)�。從而為礦井電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供可靠的依據(jù)�
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