晃電是指因雷擊、短路或其他原因造成的電網短時電壓波動或短時斷電,時間在1.5s之內,又恢復正常的現象。供電系統產生晃電的基本類型有電壓驟降、驟升、短時斷電、電壓閃變。在煤礦生產過程中,晃電會使需要連續運行的主通風機、局部通風機中斷,從而造成生產中斷甚至導致事故發生,切除故障線路后由于不能平衡功率而導致功率振蕩,更有可能導致煤礦電網發生停電事故。
一、晃電現象原因分析及危害
煤礦供電系統采用雙電源雙回路方式不間斷供電,主要分地面供電系統和井下供電系統:地面供電系統主要由地面電源進線、35kV變電站、地面機房配電點組成;井下供電系統主要由變電所、采區變電所、巷道配電點組成。產生晃電的原因有很多種,按類型可以歸納為電力系統(電源)和電力用戶(生產設備)2個方面。電力系統方面產生晃電的主要原因有地面線路由于刮風、雷擊等因素造成的短路故障等。在實際的煤礦電網系統中發生斷電故障的概率很低,事實上系統中眾多支路上任意點發生短路的情況要比外網主線路出現開路的情況多得多,不易處理。而用戶方面的原因主要是煤礦中大功率采掘運設備的啟動和一些對配電網系統具有較大沖擊影響的主排水泵等負荷投入運行等。
二、晃電對繼電器的危害
晃電故障發生時,會引起電壓驟隆,電網電壓的跌落會導致一些低壓閉鎖或者受低壓保護的設備停止工作。由于煤礦大量使用了電磁繼電器,如果電網發生晃電,繼電器的線圈電壓會降低,此時繼電器的電磁吸力就會減小或者消失,當電磁吸力小于繼電器內彈簧彈力時銜鐵就會釋放,繼電器斷電而停止工作[。當電壓恢復時,該繼電器不自動合上,其結果仍是造成生產用電的中斷。
三、晃電對變頻器的危害
當晃電故障發生時,電壓陡降,變頻器直流母線電壓高于交流側電壓,此時二極管受到反向電壓而不導通,交流側不能向直流側提供能量。變流器設計了保護功能,即當直流電壓U下降到額定電壓U的70%時,立即變頻器的觸發脈沖,使電容器不再繼續向電動機提供能量,將殘存的電壓保持在0.7U.。如果晃電持續的時間較長時,有可能使變頻器電壓不能得到恢復而停止工作,變頻器停止工作會導致所控制的電動機停止運行。
四、晃電對電動機的危害
當電網發生晃電故障時,電壓驟降期間,電動機不但要繼續給機械負載提供機械能,同時還要作為發動機向短路故障提供短路電流。電壓驟降持續的時間越長,電動機就會向短路點輸送的能量越大;轉子轉速下降越多,電動機內部的旋轉磁場的相位與短路前同步轉速的相位間的電角度差就越大。當電壓凹陷結束時電網電壓突然恢復,此時的電壓電流角度差越大,產生沖擊電流的可能性就越大,嚴重時會大幅超過電動機的啟動電流,如果有多個電動機同時在系統中,共同作用的結果可能會使保護裝置動作。不論電動機的機械時間常數為多少,晃電造成的電壓凹陷都會給電動機帶來很大的電壓沖擊,而這種沖擊有可能造成電動機損壞。
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