對地電容,指的是�、配電線路對地存在電�,三相導(dǎo)線之間也存在著電��
一般電器都有一個對地電容,相與相之�、相與地之間也都有一個對地電��
�(dāng)�(dǎo)線充電后,導(dǎo)線就與大地存在了一個電�,導(dǎo)線會通過大氣向大地(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�,這個“假想”的電流就是各相對地電容電流�
電容的結(jié)�(gòu)是兩個極板中間通過絕緣體構(gòu)�,為此,線路中的�(dǎo)線成為一個極�,大地成為另一個極�,兩個極板中間依靠空氣絕緣,這就形成了電容的�(guān)系。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��
對各類系�(tǒng)對地電容計算方法進行了歸納總�(jié)的基拙上,針�"�(yù)�(diào)�"消弧線圈提出了一種檢測系�(tǒng)� 地電容的新方法,利用投切消弧線圈阻尼電阻的電力電子開�(guān),通過短時控制其導(dǎo)通狀�(tài)以產(chǎn)生含有豐富頻率成分的擾動電壓、電�。利用該擾動電壓、電流信號并�(jié)合基于電力電子擾動技�(shù)的諧波阻抗測量方法測量系�(tǒng)對地電容以用�"�(yù)�(diào)�"消弧線圈的自�(diào)�。電�(wǎng)正常工作情況�,通過短時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時退出工作,進而在晶閘管兩端產(chǎn)生含有豐富頻率成分的擾動電壓、電流信�。基于配電網(wǎng)的近似線�,各頻次下擾動電壓與擾動電流呈現(xiàn)線性關(guān)系。利用擾動電�、電流信號并�(jié)合基于電力電子擾動技�(shù)的諧波阻抗測量方法汁算系�(tǒng)對地電容�
系統(tǒng)意義
根據(jù)消弧線圈補償原理分析可知:(a � 為了的減小接地電流,諧振接地系統(tǒng)對接入消弧線圈的大小與運行方式有明確要求。(b � 全補償運行方式下,消弧線圈的感抗與系�(tǒng)對地容抗相等 。精確檢測系�(tǒng)對地電容是消弧線圈合理補�?shù)那疤?。電�(wǎng)出現(xiàn)單相接地故障后,只有�(zhǔn)確的檢測出系�(tǒng)對地電容,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)�、高效的檢測系統(tǒng)對地電容對消弧線圈的有效補償具有重要的意義�
研究�(xiàn)狀
系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障�,為了能夠快速媳滅電弧,�(yīng)將消弧線圈迅速調(diào)節(jié)到位。消弧線圈自動跟蹤補�?shù)年P(guān)鍵是�(zhǔn)確測量系�(tǒng)對地電容以確定消弧線圈的投入容量。現(xiàn)有的系對地電容的檢測方法可歸�(jié)為如下幾類:中性點位移電壓�、阻抗三角形法、兩點法與三點法、注入信號法�
中性點位移
這種方是以串�(lián)諧振原理為基�(chǔ),通過改變消弧線圈檔位尋找中性點位移電壓值點,以得到系統(tǒng)對地電容�。當(dāng)消弧線圈�(diào)節(jié)至諧振位置運行時,系�(tǒng)的運行方式為全補償方式,中性點位移電壓,此時線圈的感抗值與系統(tǒng)對地容抗值相�,通過確定消弧線圈電感值便可知道此時對地電容的大小。這種方法原理� 單但也有缺點。在諧振點附近時,中性點位移電壓值已�(jīng)很大且與諧振時的電壓值相差無�,因此需要頻繁調(diào)節(jié)尋找諧振點,要精確的確定諧振點有一定的難度。同時對于非連續(xù)�(diào)節(jié)的消弧線�,由于各檔位間是非無級式切換的,有可能無法準(zhǔn)確找到諧振點,影響測量精度�
阻抗三角形法
針對"�(yù)�(diào)�" 消弧線圈,為了限制中性點位移電壓,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)系計算系�(tǒng)對地電容。該方法的準(zhǔn)確性受到不平衡度的影響:對�"隨調(diào)�"消弧線圈,由于消弧線圈遠(yuǎn)離諧振點運行,阻抗三角形的夾角就會變得非常小,同時帶來較大的計算誤差;該方法需要其它操作來確定系統(tǒng)的脫諧度且在此過程成中需要保持系�(tǒng)一直處于過補償� 欠補�?shù)臓顟B(tài):該方法一般用于消弧線圈串�(lián)阻尼電阻運行的方式下,對于并�(lián)阻尼電阻則需要進行一系列的公式變�,導(dǎo)致一定的誤差出現(xiàn)�
兩點法三點法
兩點法與三點法是通過測量消弧線圈檔位�(diào)節(jié)前后中性點位移電壓來計算系�(tǒng)對地電容�,兩點法需要改變一次消弧線圈的容量,三點法則需要改變兩次消弧線圈的容量。這兩種方法在電網(wǎng)正常工作時檢測電�(wǎng)電容電流,此時消弧線圈遠(yuǎn)離諧振點工作,電�(wǎng)出現(xiàn)故障時又可迅速調(diào)節(jié)到位,因此無需裝設(shè)限壓來控制中性點 位移電壓。但是這兩者也有一定的缺點,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�(dǎo)致較大的計算誤差;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,影響計算精��
注入信號�
注入信號法又分為注入變頻信號法與注入恒頻信號�。其中注入變頻信號法是利用電壓互感器向消弧線圈注入信�,通過系統(tǒng)反映到電壓互感器二次�(cè)的信息來確定系統(tǒng)諧振頻率,從而計算系�(tǒng)的對地電�。這種方法是國�(nèi)采用最為廣泛的一種注入信號法,它可被�(yīng)用于各類消弧線圈,且實施過程是在電網(wǎng)未發(fā)生故障的情況下進行�,無需開啟任何自調(diào)諧裝�,且同時具備較高的測量精�。但該方法實時性較差,需要不斷的掃頻步驟以尋找諧振頻�,另外當(dāng)中性點位移電壓較大�,很難準(zhǔn)確找到諧振頻率,�(chǎn)生誤�;注入恒頻信號法是從電壓互感器開口三角側(cè)注入多個頻率恒定的電流信號,通過測量PT二次�(cè)電壓計算出配電網(wǎng)對地電容值和電容電流�,該方法在恰�(dāng)?shù)倪x頻下具有較高的測量精度�
表達式確�
利用晶閘管投切過程在晶間管兩端產(chǎn)生的擾動信號各頻次下諧波分量來計算系�(tǒng)對地電容。半波整流電路中晶閘管瞬時導(dǎo)通產(chǎn)生的暫態(tài)擾動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)對地電容計算的準(zhǔn)確�,選取擾動電�、電流中含量較高�8倍頻以下各諧波成分計算系�(tǒng)諧波阻抗。在這一頻率范圍�(nèi)開展的相�(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�,可保證計算的準(zhǔn)確性�
隨著煤礦供電�(wǎng)�(luò)的增�,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對電�(wǎng)補償,以及選擇補償設(shè)備的重要依據(jù)?,F(xiàn)有的小電流接地系�(tǒng)對地電容的測量方法不適應(yīng)礦井長期在線測量。因�,提出了一種基于線路模型參�(shù)識別的礦井對地電容在線測量方法,通過建立每條線路的數(shù)�(xué)模型,根�(jù)接地故障時的零序電壓、電流數(shù)�(jù),采用最小二乘法求出線路對地電容。經(jīng)過仿真和實驗驗證,在絕緣電阻為無窮大的情況下,對地電容識別的誤差率小�1%�
誤差分析
理論�,采用的零序電阻R01、零序電感L01真實參數(shù)保持一�。但是使用時由于電纜的接觸電阻的存在和高次諧波的影響,使得實際的零序電阻和零序電感大于理論��
可見,當(dāng)零序電壓和零序電流一�,R01增大,必然導(dǎo)致電容值減�,低于實際值。同理當(dāng)L01增大�,也會導(dǎo)致導(dǎo)致電容值減�,低于實際�。因此運用線路模型對對地電容測量�,必須濾除零序電壓電流中的高頻分量。同時也可以利用建立的線路模型定期對零序電阻和電感進行修正,將辨識的參�(shù)擴展�3�,通過辨識得到零序電阻和電感的實際��
實現(xiàn)步驟
利用�(fā)生接地故障時,流過不同線路上的零序電�、電流數(shù)�(jù)就可求出該系�(tǒng)中各線路的對地電�。系�(tǒng)對地電容值求出后,可以很容易計算出系�(tǒng)電容電流的有效�,從而實時掌握了煤礦井下對地電容的狀況。在實際使用時通過實時采集故障時的零序電壓、零序電流,代入離散化的模型方程,經(jīng)過最小二乘法辨識,得出對地電容C��
為執(zhí)行運算時的采集點�(shù),由于待求參�(shù)只有一個,可以連續(xù)取數(shù)�(jù)幾個或十幾�,也就是用一段時間的采樣值對參數(shù)做出一個估計�,如此重�(fù)即可求解出對地電容值�
仿真與分�
為了驗證提出的方法的有效�,在實驗室搭建了單線路的供電模型,變壓器采用380/660V升壓變壓�,后接一臺礦用饋電開�(guān),饋電開�(guān)后接一條電纜出�,電纜為截面10mm2的礦用阻燃電�,供電長度為100m。負(fù)載為1�4kW的礦用防爆電機。絕緣電阻通過測量為∞,試驗時采用饋電開關(guān)中的實驗按鈕,通過1kΩ電阻接地進行模擬實驗。進行單相接地模擬實驗,在線路分別并聯(lián)不同電容時通過線路模型計算得出的電容��
可以看出采用線路模型方法得出的對地電容和實際值之間的誤差�1%以內(nèi)。與采用的附加電容法的測量結(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實際值之間存在的誤差,但總體來說,估計結(jié)果較�(zhǔn)�,算法可以滿足現(xiàn)場工作的要求�
供電線路測量
提出了基于線路模型識別的煤礦井下供電線路對地電容在線測量方法,利用發(fā)生漏電故障時的供電線路的�(shù)�(xué)模型,采用最小二乘法對建立的線路模型進行參數(shù)辨識,計算出分布電容。通過仿真與實驗表明:
( 1) 此方法簡單易行,僅僅利用供電線路�(fā)生漏電時的故障數(shù)�(jù)進行計算,不必增加額外的�(shè)備,不影響電�(wǎng)正常運行,同時可以結(jié)合現(xiàn)有的供電線路保護裝置進行在線、實時對地電容的測量�
( 2) 本方法將線路等效為集中參�(shù)模型,但模型的參�(shù)誤差會造成電容辨識的結(jié)果偏離正常�,可通過濾波的方法消除誤��
( 3) 對于采用電纜線路的公共電�(wǎng),將其等效為集中參數(shù)模型,可以采用本方法進行對地電容的在線測量�
( 4) 本方法對于礦井的低壓供電線路也可以同樣采用這種方法測量。從而為礦井電網(wǎng)的安全運行提供可靠的依據(jù)�
維庫電子�,電子知識,一查百��
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