矿井供电系统弧光接地过电压形成过程研究.pdf

第第44卷 第卷 第4期期 2018年年4月月 工矿自动化 Industry and Mine Automation Vol. 44 No. 4 Apr 2018 文 章 编 号 文 章 编 号 6 7 1 -2 51X 201804-0069-06 D O I10. 13272/j. issn. 1671-251x. 2017080063 矿并供电系统弧光接地过电压形成过程研究矿并供电系统弧光接地过电压形成过程研究 刘 聚 财刘 聚 财1 2，耿 蒲 龙，耿 蒲 龙1 2，曲 兵 妮，曲 兵 妮1 2，宋 建 成，宋 建 成1 2，罗 超，罗 超1 2，李 鑫，李 鑫3，田 敏，田 敏3 1 .太 原 理 工 大 学 矿 用 智 能 电 器 技 术 国 家 地 方 联 合 工 程 实 验 室 ，山西太原太 原 理 工 大 学 矿 用 智 能 电 器 技 术 国 家 地 方 联 合 工 程 实 验 室 ，山西太原030024; 2 .太 原 理 工 大 学 煤 矿 电 气 设 备 与 智 能 控 制 山 西 省 重 点 实 验 室 ，山西太原太 原 理 工 大 学 煤 矿 电 气 设 备 与 智 能 控 制 山 西 省 重 点 实 验 室 ，山西太原030024; 3 .山 西 晋 城 无 烟 煤 矿 业 集 团 有 限 责 任 公 司 寺 河 矿 ，山西晋城山 西 晋 城 无 烟 煤 矿 业 集 团 有 限 责 任 公 司 寺 河 矿 ，山西晋城048006 摘 要 为 全 面 研 究 矿 井 供 电 系 统 孤 光 接 地 过 电 压 形 成 过 程 ， 采 用 实 时 数 字 仿 真 仪 搭 建 了 矿 井 供 电 系 统 模摘 要 为 全 面 研 究 矿 井 供 电 系 统 孤 光 接 地 过 电 压 形 成 过 程 ， 采 用 实 时 数 字 仿 真 仪 搭 建 了 矿 井 供 电 系 统 模 型 和 间 歇 性 电 孤 接 地 模 型 ， 分 别 对 工 频 熄 孤 、 高 频 熄 孤 及 工 频 熄 孤 与 高 频 熄 孤 同 时 存 在 的 混 合 熄 孤 过 程 中 过型 和 间 歇 性 电 孤 接 地 模 型 ， 分 别 对 工 频 熄 孤 、 高 频 熄 孤 及 工 频 熄 孤 与 高 频 熄 孤 同 时 存 在 的 混 合 熄 孤 过 程 中 过 电 压 进 行 了 仿 真 研 究 。 结 果 表 明 工 频 熄 孤 理 论 条 件 下 暂 态 过 电 压 最 大 值 略 低 于 历 史 实 测 值 ； 高 频 熄 孤 理 论电 压 进 行 了 仿 真 研 究 。 结 果 表 明 工 频 熄 孤 理 论 条 件 下 暂 态 过 电 压 最 大 值 略 低 于 历 史 实 测 值 ； 高 频 熄 孤 理 论 条 件 下 暂 态 过 电 压 最 大 值 随 电 孤 重 燃 次 数 的 增 加 而 增 大 ， 且 暂 态 过 电 压 最 大 值 高 于 历 史 实 测 值 ； 混 合 熄 孤 情条 件 下 暂 态 过 电 压 最 大 值 随 电 孤 重 燃 次 数 的 增 加 而 增 大 ， 且 暂 态 过 电 压 最 大 值 高 于 历 史 实 测 值 ； 混 合 熄 孤 情 况 下 ， 高 频 熄 孤 出 现 次 数 越 多 且 连 续 出 现 时 ， 暂 态 过 电 压 最 大 值 越 高 ％ 广 井 供 电 系 统 发 生 电 孤 接 地 故 障 时 ， 一况 下 ， 高 频 熄 孤 出 现 次 数 越 多 且 连 续 出 现 时 ， 暂 态 过 电 压 最 大 值 越 高 ％ 广 井 供 电 系 统 发 生 电 孤 接 地 故 障 时 ， 一 般 表 现 为 工 频 熄 孤 与 高 频 熄 孤 间 隔 出 现 的 状 态 ， 高 频 熄 孤 连 续 出 现般 表 现 为 工 频 熄 孤 与 高 频 熄 孤 间 隔 出 现 的 状 态 ， 高 频 熄 孤 连 续 出 现3次 以 上 的 概 率 很 小 。次 以 上 的 概 率 很 小 。 关 键 词 矿 井 供 电 系 统 ％ 孤 光 接 地 过 电 压 ％ 工 频 熄 孤 ％ 高 频 熄 孤 ％ 混 合 熄 孤关 键 词 矿 井 供 电 系 统 ％ 孤 光 接 地 过 电 压 ％ 工 频 熄 孤 ％ 高 频 熄 孤 ％ 混 合 熄 孤 中 图 分 类 号中 图 分 类 号TD611 文 献 标 志 码文 献 标 志 码A 网 络 出 版 时 间 网 络 出 版 时 间 0 1 8 -0 3 -1 6 1 1 0 网 络 出 版 地 址网 络 出 版 地 址Gttp //k n s. cnki. n et/kcm s/detail/3 2 . 1627. T P. 20180316. 0853. 001. htm l Research on ation process of arc grounding over-voltage in mine power supply system L IU Ju cai1’2，G EN G Pulong1’2，Q U B ingni1’2，SO N G Jiancheng1’ 2 ，1’ 2 ， LU O C hao1， 2 ，1， 2 ， LI X in3 ，3 ， T IA N M in3 1. N ational 2. Shanxi K ey L ab orato ry of M ining E lectrical E quipm ent and Intelligent C ontrol，， T aiyuan U niversity of T echnology，， T aiyuan 030024’ C hina; 3.S ihe Coal M ine，， Shanxi Jincheng A nthracite M ining G roup Co. ’ L td. ’ Jincheng 048006, C hina A bstract For comprehensive research on ation process of arc grounding over-voltage in mine power supply system， a mine power supply system model and an intermittent arc grounding model were built by use of real time digital simulator， and over-voltages in processes of power frequency arc extinction， high frequency arc extinction and hybrid arc extinction were simulated. The simulation results show that the maximum transient over-voltage under condition of power frequency arc extinction theory is slightly lower than historical measured value; the maximum transient over-voltage under condition of high frequency arc extinction theory increases with the increase of arc re-ignition times， which is larger than the historical measured value; in the case of hybrid arc extinction， the more times high frequency arc 收稿日期收稿日期017-0826;修回日期修回日期018-03-11;责任编辑 盛男。责任编辑 盛男。 基金项目 国家自然科学基金资助项目（基金项目 国家自然科学基金资助项目（51377113，，U1510112;山西省科技重大专项项目（山西省科技重大专项项目（20131101029。。 作者筒介 刘聚财作者筒介 刘聚财“991 一） ， 男 ， 山西盂县人， 硕士研究生， 主要研究方向为矿井安全供电，一） ， 男 ， 山西盂县人， 硕士研究生， 主要研究方向为矿井安全供电，E-mail091724687qq. com。。 引用格式引用格式刘聚财， 耿蒲龙， 曲兵妮， 等刘聚财， 耿蒲龙， 曲兵妮， 等.矿 井 供 电 系 统 弧 光 接 地 过 电 压 形 成 过 程 研 究 工 矿 自 动 化 ，矿 井 供 电 系 统 弧 光 接 地 过 电 压 形 成 过 程 研 究 工 矿 自 动 化 ，2018,4449-74. LIU Jucai， GENG Pulong，， QU Bingn.iet al. Research on ation process of arc grounding over-voltage in mine power supply system[J]. Industry and Mine Automation, 2018,444 69-74. .7 0.工 矿 自 动 化2 0 1 8 年 第 4 4 卷 extinction occurs and occurs continuously, the larger the maximum transient over-voltage is; when arc grounding fault occurs in mine power supply system, power frequency arc extinction and high frequency arc extinction alternately occurs, and probability is very low that high frequency arc extinction continuously occurs more than three times. Key w ords mine power supply system； arc grounding over-voltage; power frequency arc extinction； high frequency arc extinction； hybrid arc extinction 〇引 言〇引 言 中 国 矿 井 供 电 系 统 大 多 采 用 中 性 点 不 接 地 或 经中 国 矿 井 供 电 系 统 大 多 采 用 中 性 点 不 接 地 或 经 消 弧 线 圈 接 地 方 式 。 近 年 来 ， 随 着 矿 区消 弧 线 圈 接 地 方 式 。 近 年 来 ， 随 着 矿 区6 k V电 网电 网 中 固 体 绝 缘 设 备 逐 年 增 多 ， 系 统 供 电 距 离 、 电 缆 线 路中 固 体 绝 缘 设 备 逐 年 增 多 ， 系 统 供 电 距 离 、 电 缆 线 路 不 断 增 加 ， 系 统 对 地 电 容 电 流 呈 上 升 趋 势 ， 间 歇 性 弧不 断 增 加 ， 系 统 对 地 电 容 电 流 呈 上 升 趋 势 ， 间 歇 性 弧 光 接 地 过 电 压 问 题 越 来 越 突 出 ， 给 矿 井 电 网 带 来 巨光 接 地 过 电 压 问 题 越 来 越 突 出 ， 给 矿 井 电 网 带 来 巨 大 的 安 全 隐 患大 的 安 全 隐 患[12]。 因 此 ， 对 井 下 高 压 电 缆 线 路 发 生。 因 此 ， 对 井 下 高 压 电 缆 线 路 发 生 弧 光 接 地 过 电 压 的 形 成 过 程 进 行 探 讨 研 究 具 有 非 常弧 光 接 地 过 电 压 的 形 成 过 程 进 行 探 讨 研 究 具 有 非 常 重 要 的 现 实 意 义 。重 要 的 现 实 意 义 。 间 歇 性 弧 光 接 地 过 电 压 形 成 过 程 一 般 采 用 高 频间 歇 性 弧 光 接 地 过 电 压 形 成 过 程 一 般 采 用 高 频 熄 弧 理 论 与 工 频 熄 弧 理 论 来 解 释 ）熄 弧 理 论 与 工 频 熄 弧 理 论 来 解 释 ）7 ]。 高 频 熄 弧 理。 高 频 熄 弧 理 论 认 为 故 障 相 电 压 在 其 峰 值 时 发 生 第论 认 为 故 障 相 电 压 在 其 峰 值 时 发 生 第1次 对 地 燃次 对 地 燃 弧 ， 在 接 地 电 流 高 频 分 量 首 次 过 零 时 电 弧 熄 灭 ， 半 个弧 ， 在 接 地 电 流 高 频 分 量 首 次 过 零 时 电 弧 熄 灭 ， 半 个 工 频 周 期 后 电 弧 重 燃 ； 由 于 熄 弧 后 残 留 在 非 故 障 相工 频 周 期 后 电 弧 重 燃 ； 由 于 熄 弧 后 残 留 在 非 故 障 相 中 的 电 荷 量 较 大 ， 所 以 过 电 压 较 高 ）中 的 电 荷 量 较 大 ， 所 以 过 电 压 较 高 ）10]。 工 频 熄 弧。 工 频 熄 弧 理 论 认 为理 论 认 为熄 弧 发 生 在 工 频 电 流 过 零 时 刻 ， 每 隔熄 弧 发 生 在 工 频 电 流 过 零 时 刻 ， 每 隔1个个 工 频 周 期 重 燃工 频 周 期 重 燃1次 ； 由 于 熄 弧 后 残 留 在 非 故 障 相 中次 ； 由 于 熄 弧 后 残 留 在 非 故 障 相 中 的 电 荷 量 较 小 ， 所 以 过 电 压 较 低 。 然 而 ， 现 场 实 测 表的 电 荷 量 较 小 ， 所 以 过 电 压 较 低 。 然 而 ， 现 场 实 测 表 明 ， 接 地 电 弧 的 重 燃 与 熄 灭 具 有 很 强 的 随 机 性 ， 熄 弧明 ， 接 地 电 弧 的 重 燃 与 熄 灭 具 有 很 强 的 随 机 性 ， 熄 弧 可 能 发 生 在 工 频 电 流 过 零 时 刻 ， 也 可 能 发 生 在 高 频可 能 发 生 在 工 频 电 流 过 零 时 刻 ， 也 可 能 发 生 在 高 频 电 流 过 零 后 。 本 文 利 用 实 时 数 字 仿 真 仪 （电 流 过 零 后 。 本 文 利 用 实 时 数 字 仿 真 仪 （Real Tim e D igital S im ulator，R T D S 搭 建 矿 井 供 电 系 统 模 型 和搭 建 矿 井 供 电 系 统 模 型 和 间 歇 性 电 弧 接 地 模 型 ， 分 别 对 工 频 熄 弧 、 高 频 熄 弧 及间 歇 性 电 弧 接 地 模 型 ， 分 别 对 工 频 熄 弧 、 高 频 熄 弧 及 工 频 熄 弧 与 高 频 熄 弧 同 时 存 在 的 混 合 熄 弧 过 程 中 过工 频 熄 弧 与 高 频 熄 弧 同 时 存 在 的 混 合 熄 弧 过 程 中 过 电 压 进 行 了 仿 真 研 究 ， 深 人 分 析 了 混 合 熄 弧 情 况 下电 压 进 行 了 仿 真 研 究 ， 深 人 分 析 了 混 合 熄 弧 情 况 下 过 电 压 大 小 与 高 频 熄 弧 出 现 的 次 数 及 顺 序 之 间 的 关过 电 压 大 小 与 高 频 熄 弧 出 现 的 次 数 及 顺 序 之 间 的 关 系 ， 研 究 结 果 为 有 效 抑 制 矿 井 供 电 系 统 弧 光 接 地 过系 ， 研 究 结 果 为 有 效 抑 制 矿 井 供 电 系 统 弧 光 接 地 过 电 压 奠 定 了 理 论 基 础 。电 压 奠 定 了 理 论 基 础 。 1仿 真 模 型仿 真 模 型 以 山 西 晋 城 无 烟 煤 矿 业 集 团 有 限 责 任 公 司 寺 河以 山 西 晋 城 无 烟 煤 矿 业 集 团 有 限 责 任 公 司 寺 河 矿 矿 井 供 电 系 统 为 对 象 进 行矿 矿 井 供 电 系 统 为 对 象 进 行R T D S建 模 井 上 供 电建 模 井 上 供 电 网 络 采 用网 络 采 用35 k V电 源 代 替 ， 井 下 共电 源 代 替 ， 井 下 共5条 高 压 电 缆 ； 主条 高 压 电 缆 ； 主 变 压 器 和 移 动 变 压 器 均 采 用变 压 器 和 移 动 变 压 器 均 采 用A /Y接 法 ， 且 中 性 点 不接 法 ， 且 中 性 点 不 接 地 。 电 弧 接 地 模 型 采 用 控 制 论 数 学 动 态 电 弧 模接 地 。 电 弧 接 地 模 型 采 用 控 制 论 数 学 动 态 电 弧 模 型 ）型 ）116]。 矿 井 供 电 系 统 模 型 、 电 弧 接 地 模 型 及 参 数。 矿 井 供 电 系 统 模 型 、 电 弧 接 地 模 型 及 参 数 设 置 见 文 献 ）设 置 见 文 献 ）7] 。] 。 假 设 井 下 某假 设 井 下 某6k V电 缆 线 路 发 生 故 障 ， 故 障 点电 缆 线 路 发 生 故 障 ， 故 障 点 距 离 移 动 变 压 器距 离 移 动 变 压 器1. 6 km。 过 电 压 倍 数 的 基 准 值 为。 过 电 压 倍 数 的 基 准 值 为 供 电 系 统 正 常 运 行 时 的 相 电 压 幅 值供 电 系 统 正 常 运 行 时 的 相 电 压 幅 值，即即1 p. u. 4. 968 kV。。 2仿 真 结 果仿 真 结 果 2.1 工 频 熄 孤 理 论 条 件 下 孤 光 接 地 过 电 压 形 成 过 程仿真分析 根 据 工 频 熄 弧 理 论 ， 设 在根 据 工 频 熄 弧 理 论 ， 设 在C相 电 压 达 峰 值 时 发相 电 压 达 峰 值 时 发 生 第生 第1次 电 弧 接 地 ， 故 障 点 工 频 电 流 过 零 时 电 弧 熄次 电 弧 接 地 ， 故 障 点 工 频 电 流 过 零 时 电 弧 熄 灭 ， 半 个 工 频 周 期 后 电 弧 重 燃 ， 电 弧 第灭 ， 半 个 工 频 周 期 后 电 弧 重 燃 ， 电 弧 第4次 重 燃 后 ，次 重 燃 后 ， 线 路 发 展 为 稳 定 电 弧 接 地 。 工 频 熄 弧 理 论 条 件 下 三线 路 发 展 为 稳 定 电 弧 接 地 。 工 频 熄 弧 理 论 条 件 下 三 相 电 压 、中 性 点 电 压 及 故 障 点 电 流 仿 真 波 形 如 图相 电 压 、中 性 点 电 压 及 故 障 点 电 流 仿 真 波 形 如 图1 所 示所 示，4次次“燃 弧燃 弧-熄 弧 ” 过 程 中 出 现 的 三 相 和 中 性 点熄 弧 ” 过 程 中 出 现 的 三 相 和 中 性 点 最 大 过 电 压 倍 数 见 表最 大 过 电 压 倍 数 见 表1。。 从 图从 图1 a 可 看 出 ， 在可 看 出 ， 在C相 电 压 达 到 峰 值 时 发 生相 电 压 达 到 峰 值 时 发 生 第第1次 电 弧 接 地 ， 之 后 电 弧 每 次 重 燃 都 会 引 起 系 统次 电 弧 接 地 ， 之 后 电 弧 每 次 重 燃 都 会 引 起 系 统 高 频 振 荡 ， 进 而 产 生 过 电 压 ； 从 图高 频 振 荡 ， 进 而 产 生 过 电 压 ； 从 图1 b 可 看 出 ， 每 次可 看 出 ， 每 次 工 频 电 流 过 零 ， 电 弧 熄 灭 时 都 会 使 中 性 点 产 生 一 个工 频 电 流 过 零 ， 电 弧 熄 灭 时 都 会 使 中 性 点 产 生 一 个 较 大 的 正 的 直 流 分 量 ， 其 与 电 源 电 压 叠 加 ， 使 得 三 相较 大 的 正 的 直 流 分 量 ， 其 与 电 源 电 压 叠 加 ， 使 得 三 相 电 压 升 高电 压 升 高;从 图从 图1 c 可 看 出 ， 在 接 地 故 障 暂 态 过 程可 看 出 ， 在 接 地 故 障 暂 态 过 程 中 最 大 电 流 达中 最 大 电 流 达607. 356 A， 而 电 弧 稳 定 燃 烧 时 电 流， 而 电 弧 稳 定 燃 烧 时 电 流 峰 值 只 有峰 值 只 有45. 762 A， 两 者 相 差 悬 殊 。 从表， 两 者 相 差 悬 殊 。 从表1可 看可 看 出 ，出 ， 第第1 弧 接 地弧 接 地 起 高 频 振 荡起 高 频 振 荡 的的 相相 暂 态 过 电 压 最 大 值 为暂 态 过 电 压 最 大 值 为2. 283 p. u .,中 性 点 暂 态 过 电中 性 点 暂 态 过 电 压 最 大 值 为压 最 大 值 为1. 386 p. u .， 第， 第2次 重 燃 产 生 的 过 电 压次 重 燃 产 生 的 过 电 压 与 第与 第3次 、 第次 、 第4次 重 燃 情 况 一 致 ， 非 故 障 相 暂 态 过 电次 重 燃 情 况 一 致 ， 非 故 障 相 暂 态 过 电 压 最 大 值 均 为压 最 大 值 均 为2. 760 p. u .， 中 性 点 暂 态 过 电 压 最 大， 中 性 点 暂 态 过 电 压 最 大 值 均 为值 均 为1.822 p. u. 。 由 此 可 推 断 出 ， 若 电 弧 继 续 熄. 。 由 此 可 推 断 出 ， 若 电 弧 继 续 熄 灭 、 重 燃 ， 之 后 的 振 荡 过 程 及 暂 态 过 电 压 最 大 值 也 与灭 、 重 燃 ， 之 后 的 振 荡 过 程 及 暂 态 过 电 压 最 大 值 也 与 之 前 一 致 。 考 虑 电 网 泄 漏 和 衰 减 的 影 响 ， 并 取 系 数之 前 一 致 。 考 虑 电 网 泄 漏 和 衰 减 的 影 响 ， 并 取 系 数 为为0. 98 ]， 实 际 暂 态 过 电 压 最 大 值 为， 实 际 暂 态 过 电 压 最 大 值 为2. 484 p. u. ， 略. ， 略 低 于 历 史 实 测 值低 于 历 史 实 测 值2. 5 “ 3 . 0 p. u . 。 。 2.2 高 频 熄 孤 理 论 条 件 下 孤 光 接 地 过 电 压 形 成 过 程仿真分析 通 过 对 图通 过 对 图1 c 波 形 进 行 分 析 计 算 ， 可 知 高 频 电 波 形 进 行 分 析 计 算 ， 可 知 高 频 电 2 0 1 8 年 第 期刘 聚 财 等 矿 井 供 电 系 统 孤 光 接 地 过 电 压 形 成 过 程 研 究 71 压 达 峰 值 时 发 生 首 次 电 弧 接 地 ， 0. 001 03 * 后 电 弧 熄 灭 ， 半 个 工 频 周 期 后 电 弧 重 燃 ， 经 1 6 次 电 弧 重 燃 后 发 展 为 电 弧 稳 定 燃 烧 。高 频 熄 弧 理 论 条 件 下 三 相 电 压 、 中 性 点 电 压 及 故 障 点 电 流 仿 真 波 形 如 图 2 所 示 ， 过 电 压 与 重 燃 次 数 关 系 如 图 3 所 示 。 L2〇 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25L2〇 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 时间时间/s C故障点电流故障点电流 图图2高 频 熄 弧 理 论 条 件 下 仿 真 波 形高 频 熄 弧 理 论 条 件 下 仿 真 波 形 Fig. 2 Simulation waves under condition of high frequency arc extinction theory 从 图 2 可 看 出 ， 电 弧 首 次 燃 烧 时 ， 当 故 障 点 高 频 电 流 第 1 次 过 零 时 电 弧 熄 灭 ， 中性点产生一个负的直 流 分 量 ， 其 与 电 源 电 压 叠 加 ， 使 得 三 相 电 压 波 形 下 移 ， 该 过 程 中 暂 态 过 电 压 最 大 值 达 2. 381 p. u. 随后电弧 重 燃 ， 中 性 点 产 生 一 个 正 的 直 流 分 量 ， 使 三 相 电 压 波 形 上 移，暂 态 过 电 压 最 大 值 达 2. 987 p u.，此 后 电 弧 每 次 重 燃，A，B，C相 过 电 压 都 在 不 断 增 大 。这是由 于 每 次 高 频 电 流 过 零 时 电 弧 媳 灭 ， 此 时 高 频 振 汤 电 b 中性点电压 中性点电压 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.180 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 时间时间/s “ 故障点电流“ 故障点电流 图图 1 工 频工 频 熄 弧熄 弧 论论 件下件下 仿仿 Fig. 1 Simulation waves under condition of power frequency arc extinction theory 表表1工 频 熄 弧 理 论 条 件 下 三 相 和 中 性 点 最 大 过 电 压 倍 数工 频 熄 弧 理 论 条 件 下 三 相 和 中 性 点 最 大 过 电 压 倍 数 Table 1 The maximum over-voltage multiple of three phase and neutral point under condition of power frequency arc extinction theory 重燃时间重燃时间 最大过电压倍数最大过电压倍数/p. u. A相相 非故障相）非故障相） B相相 非故障相）非故障相） C相相 相相 中 点中 点 一次燃弧到二次燃弧一次燃弧到二次燃弧1. 663272831. 9771.386 二次燃弧到三次燃弧二次燃弧到三次燃弧2. 110277601. 9771.822 三次燃弧到四次燃弧三次燃弧到四次燃弧2. 110277601. 9771.822 流 第 1 次 过 零 时 刻 为 发 生 电 弧 接 地 故 障 后 0.001 03 *， 因 此 ， 高 频 熄 弧 理 论 条 件 下 电 弧 重 燃 持 续 时 间 均 取 该 值 。根 据 高 频 熄 弧 理 论 ， 设 在C相电 r \ r o 5 o - 5 o 5 I I Avsftf- 1 1 1 z o 2 4 6 8 o I I I I 1 I A v m 、 纽“ - o. I I 72 工 矿 自 动 化2 0 1 8 年 第 4 4 卷 0.04 0.08 0.12 0.16 0.200.04 0.08 0.12 0.16 0.20 W间间/s 0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 Hffl/s -A相相 -B相相 C相相 0.08 0.12 0.16 0.200.08 0.12 0.16 0.20 时间时间/s 工频熄弧工频熄弧9筒频熄弧筒频熄弧9工频熄弧工频熄弧9筒频熄弧筒频熄弧 0高频熄弧高频熄弧9工频熄弧工频熄弧9工频熄弧工频熄弧9高频熄弧高频熄弧 0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.200 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 时间时间/s 时间时间/s 工频熄弧工频熄弧9高频熄弧高频熄弧9高频熄弧高频熄弧9高频熄弧高频熄弧9工频熄弧工频熄弧 图图4混 合 熄 弧 条 件 下 仿 真 波 形混 合 熄 弧 条 件 下 仿 真 波 形 Fig. 4 Simulation waves under condition of hybrid arc extinction 通 过 上 述 分 析 可 知 ， 在 混 合 熄 弧 过 程 中 ， 高 频 熄通 过 上 述 分 析 可 知 ， 在 混 合 熄 弧 过 程 中 ， 高 频 熄 弧 出 现 次 数 越 多 ， 暂 态 过 电 压 最 大 值 越 高 ； 当 高 频 熄弧 出 现 次 数 越 多 ， 暂 态 过 电 压 最 大 值 越 高 ； 当 高 频 熄 弧 次 数 一 定 时 ， 高 频 熄 弧 连 续 出 现 情 况 下 三 相 和 中弧 次 数 一 定 时 ， 高 频 熄 弧 连 续 出 现 情 况 下 三 相 和 中 性 点 暂 态 过 电 压 最 大 值 比 高 频 媳 弧 间 隔 出 现 时 高 一性 点 暂 态 过 电 压 最 大 值 比 高 频 媳 弧 间 隔 出 现 时 高 一 些 。 这 是 由 于 高 频 熄 弧 连 续 出 现 时 ， 会 在 系 统 中 积些 。 这 是 由 于 高 频 熄 弧 连 续 出 现 时 ， 会 在 系 统 中 积 累 大 量 电 荷 ， 泄 放 很 少 ； 而 工 频 熄 弧 与 高 频 熄 弧 间 隔累 大 量 电 荷 ， 泄 放 很 少 ； 而 工 频 熄 弧 与 高 频 熄 弧 间 隔 出 现 时 ， 工 频 熄 弧 的 出 现 会 将 高 频 熄 弧 积 累 在 系 统出 现 时 ， 工 频 熄 弧 的 出 现 会 将 高 频 熄 弧 积 累 在 系 统 b工频熄弧工频熄弧9咼频熄弧咼频熄弧9咼频熄弧咼频熄弧9工频熄弧工频熄弧 工频熄弧工频熄弧9高频熄弧高频熄弧9工频熄弧工频熄弧 re-ignition times 压 最 大 ， 残 留 在 非 故 障 相 中 的 电 荷 量 越 来 越 多 。 从压 最 大 ， 残 留 在 非 故 障 相 中 的 电 荷 量 越 来 越 多 。 从 图图3可 看 出 ， 在 电 弧 第可 看 出 ， 在 电 弧 第7次 重 燃 时 ， 暂 态 过 电 压 最 大次 重 燃 时 ， 暂 态 过 电 压 最 大 值 达 到 极 限 值 ， 非 故 障 相值 达 到 极 限 值 ， 非 故 障 相B相 与 故 障 相相 与 故 障 相C相 的 暂 态相 的 暂 态 过 电 压 最 大 值 达过 电 压 最 大 值 达3. 449 p. u .， 非 故 障 相， 非 故 障 相A相 暂 态 过相 暂 态 过 电 压 最 大 值 达电 压 最 大 值 达2. 756 p. u。 这 是 由 于 三 相 电 压 越。 这 是 由 于 三 相 电 压 越 高 ， 系 统 每 次 燃 弧 、 熄 弧 时 失 去 的 储 能 越 大 ， 当 系 统高 ， 系 统 每 次 燃 弧 、 熄 弧 时 失 去 的 储 能 越 大 ， 当 系 统 因 电 磁 振 荡 引 入 的 储 能 与 失 去 的 能 量 相 等 时 ， 暂 态因 电 磁 振 荡 引 入 的 储 能 与 失 去 的 能 量 相 等 时 ， 暂 态 过 电 压 最 大 值 趋 于 极 限 值 。 考 虑 电 网 泄 漏 和 衰 减 的过 电 压 最 大 值 趋 于 极 限 值 。 考 虑 电 网 泄 漏 和 衰 减 的 影 响 ， 实 际 暂 态 过 电 压 最 大 值 为影 响 ， 实 际 暂 态 过 电 压 最 大 值 为3. 1 0 4 p . u. ， 高 于. ， 高 于 历 史 实 测 值 。历 史 实 测 值 。 2. 3 混合熄弧条件下弧光接地过电压形成过程仿 真分析 由 上 述 研 究 可 知 ， 工 频 熄 弧 理 论 条 件 下 过 电 压由 上 述 研 究 可 知 ， 工 频 熄 弧 理 论 条 件 下 过 电 压 在 电 弧 第在 电 弧 第2次 重 燃 后 便 基 本 不 变 ， 而 高 频 熄 弧 理 论次 重 燃 后 便 基 本 不 变 ， 而 高 频 熄 弧 理 论 条 件 下 过 电 压 与 重 燃 次 数 紧 密 相 关 。 为 全 面 研 究 混条 件 下 过 电 压 与 重 燃 次 数 紧 密 相 关 。 为 全 面 研 究 混 合 熄 弧 条 件 下 的 暂 态 过 电 压 ， 设 置 不 同 的 高 频 熄 弧合 熄 弧 条 件 下 的 暂 态 过 电 压 ， 设 置 不 同 的 高 频 熄 弧 出 现 次 数 及 工 频 熄 弧 与 高 频 熄 弧 出 现 顺 序 ， 不 同 情出 现 次 数 及 工 频 熄 弧 与 高 频 熄 弧 出 现 顺 序 ， 不 同 情 况 下 三 相 电 压 和 中 性 点 电 压 仿 真 波 形 如 图况 下 三 相 电 压 和 中 性 点 电 压 仿 真 波 形 如 图4所 示 。所 示 。 从 图从 图4 a 可 看 出 ， 出 现可 看 出 ， 出 现1次 高 频 熄 弧 时 ， 三 相次 高 频 熄 弧 时 ， 三 相 暂 态 过 电 压 最 大 值 为暂 态 过 电 压 最 大 值 为3. 039 p. u .， 中 性 点 暂 态 过 电， 中 性 点 暂 态 过 电 压 最 大 值 为压 最 大 值 为2. 122 p. u ;从 图从 图4 b 可 看 出 ， 当可 看 出 ， 当2次次 高 频高 频 熄熄 弧弧 连连 出出 时时 相相 暂暂 大大 为为 3.224 p .u .， 中 性 点 暂 态 过 电 压 最 大 值 为， 中 性 点 暂 态 过 电 压 最 大 值 为2. 314 p. u .. 从 图从 图4 c 、 图、 图4 d 可 看 出 ， 当可 看 出 ， 当2次 高 频 熄 弧 间 隔 出次 高 频 熄 弧 间 隔 出 现 时 ， 三 相 暂 态 过 电 压 最 大 值 为现 时 ， 三 相 暂 态 过 电 压 最 大 值 为3. 1 6 0 p . u. ， 中 性. ， 中 性 点 暂 态 过 电 压 最 大 值 为点 暂 态 过 电 压 最 大 值 为2. 1 83p. u .;从 图从 图4 e 可 看 可 看 出 ， 当出 ， 当3次 高 频 熄 弧 连 续 出 现 时 ， 三 相 暂 态 过 电 压 最次 高 频 熄 弧 连 续 出 现 时 ， 三 相 暂 态 过 电 压 最 大 值 为大 值 为3. 352 p. u .，中 性 点 暂 态 过 电 压 最 大 值 为，中 性 点 暂 态 过 电 压 最 大 值 为 2. 3 61 p. u .。 考 虑 电 网 泄 漏 和 衰 减 的 影 响 ， 实 际 暂。 考 虑 电 网 泄 漏 和 衰 减 的 影 响 ， 实 际 暂 态 过 电 压 最 大 值 为态 过 电 压 最 大 值 为2. 735〜〜3. 0 1 7 p . u. ， 基 本 在 历. ， 基 本 在 历 史 实 测 值 范 围 之 内 。 由 此 可 推 出 ， 高 频 熄 弧 连 续 出史 实 测 值 范 围 之 内 。 由 此 可 推 出 ， 高 频 熄 弧 连 续 出 现现3次 以 上 时 ， 暂 态 过 电 压 最 大 值 必 定 高 于 历 史 实