煤礦井下高壓供電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于煤礦供配電安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤礦井下高壓供電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬電路。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦井下是典型的爆炸性環(huán)境，其供電系統(tǒng)普遍采用中性點(diǎn)非有效接地的運(yùn)行方式。由于礦井用電環(huán)境惡劣，工作面供電線路及設(shè)備容易發(fā)生漏電、接地、短路等故障，由故障所致引的高溫、電火花是導(dǎo)致爆炸事故發(fā)生的主要火源，一旦發(fā)生爆炸，直接威脅全體井下工作人員的生命安全，并造成惡劣的社會(huì)影響和重大的經(jīng)濟(jì)損失，因此煤礦生產(chǎn)對(duì)供電的安全性和可靠性要求很高。應(yīng)用在井下的各種保護(hù)系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生拒動(dòng)和誤動(dòng)，開發(fā)新的礦用繼電保護(hù)新原理和新技術(shù)迫在眉睫，而新原理與新技術(shù)的研宄與開發(fā)必須借助于得力的試驗(yàn)平臺(tái)，各種礦用供電新設(shè)備在投入使用前也必須進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
[0003]由于礦井供電系統(tǒng)與地面供電系統(tǒng)的運(yùn)行特性差異較大，目前還沒有一種有效針對(duì)礦井供電獨(dú)特性的動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)?，F(xiàn)有模擬系統(tǒng)主要有兩種方式，一種是采用各種商用仿真軟件在計(jì)算機(jī)上搭建礦井供電系統(tǒng)的數(shù)值模型，通過求解微分方程來完成模擬和實(shí)驗(yàn)，這種仿真模擬環(huán)境是在完全理想條件下搭建，實(shí)現(xiàn)簡單，但與井下實(shí)際供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀況差異很大，許多具有漸變性特點(diǎn)的故障以及設(shè)備的動(dòng)態(tài)物理特性無法模擬，仿真模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果只能作為對(duì)礦井供電系統(tǒng)的初步認(rèn)識(shí)和參考。第二種模擬系統(tǒng)采用380V作為實(shí)驗(yàn)電壓，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中不包含變壓器、互感器、負(fù)載等實(shí)際設(shè)備，模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果雖然比計(jì)算機(jī)仿真效果好，但仍與實(shí)際情況差距較大。礦井高壓系統(tǒng)主要采用1kV的供電電壓，而絕緣壽命的長短主要與電壓高低有關(guān)，電壓等級(jí)的不同對(duì)設(shè)備尤其是電纜的絕緣性能影響很大，直接導(dǎo)致對(duì)漏電故障的發(fā)生與演變規(guī)律研宄產(chǎn)生較大誤差。對(duì)繼電保護(hù)裝置的檢驗(yàn)與測試，需綜合考慮系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀況，要考慮變壓器、互感器的飽和特性、負(fù)載變化對(duì)電氣設(shè)備的綜合影響，這在380V實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中是無法實(shí)現(xiàn)的。
[0004]由于真實(shí)的礦井動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)的缺乏，對(duì)礦用設(shè)備性能的檢驗(yàn)最終依靠在井下的實(shí)際應(yīng)用，對(duì)礦井供電系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律和各種故障發(fā)生機(jī)理的研宄和認(rèn)識(shí)也只能通過仿真軟件或者地面低壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行模擬，因此礦井供電設(shè)備故障發(fā)生頻繁，保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作可靠性不高，煤礦供電安全性無法有效保障就在所難免，爆炸性環(huán)境供電安全的基礎(chǔ)理論研宄始終處于較薄弱狀態(tài)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種煤礦井下高壓供電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬電路，其運(yùn)行電壓與煤礦井下高壓供電系統(tǒng)的實(shí)際情況完全一致，具有靈活、動(dòng)態(tài)的建模能力，動(dòng)態(tài)模擬結(jié)果的真實(shí)性和實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種煤礦井下高壓供電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬電路，其特征在于:包括用于將380V電壓變換為1kV電壓后輸出供電的高壓供電電路和故障模擬電路，所述高壓供電電路與380V市電輸電線路連接；
[0007]所述高壓供電電路包括用于將380V電壓變換為1kV電壓的升壓變壓器Tl、高壓供電線路和零序電抗器ARC，所述升壓變壓器Tl為三相雙繞組變壓器，所述升壓變壓器Tl的一次側(cè)繞組為三角形接法，所述升壓變壓器Tl的二次側(cè)繞組為星形接法，所述升壓變壓器Tl的一次側(cè)繞組通過三相開關(guān)Kl與380V市電輸電線路連接，所述零序電抗器ARC的一端通過單相開關(guān)K2與升壓變壓器Tl的二次側(cè)繞組的中性點(diǎn)連接，所述高壓供電線路由A相高壓供電線路、B相高壓供電線路和C相高壓供電線路組成，所述A相高壓供電線路的首端為接線端子a且與升壓變壓器Tl的二次側(cè)繞組的第一接線端連接，所述B相高壓供電線路的首端為接線端子b且與升壓變壓器Tl的二次側(cè)繞組的第二接線端連接，所述C相高壓供電線路的首端為接線端子c且與升壓變壓器Tl的二次側(cè)繞組的第三接線端連接，所述A相高壓供電線路的末端為接線端子山所述B相高壓供電線路的末端為接線端子e，所述C相高壓供電線路的末端為接線端子f ;
[0008]所述故障模擬電路包括漸變性漏電模擬電路和短路模擬電路，所述漸變性漏電模擬電路由單相開關(guān)K9和滑動(dòng)變阻器R16組成，所述滑動(dòng)變阻器R16的滑動(dòng)端接地，所述滑動(dòng)變阻器R16的一個(gè)固定端與單相開關(guān)K9的一端連接，所述單相開關(guān)K9的另一端為漸變性漏電模擬電路的輸出端OUTl ;所述短路模擬電路由滑動(dòng)變阻器R17、單相開關(guān)K10、單相開關(guān)Kl 1、單相開關(guān)K12、單相開關(guān)K13和單相開關(guān)K14組成，所述滑動(dòng)變阻器R17的一個(gè)固定端通過單相開關(guān)K14與單相開關(guān)KlO的一端、單相開關(guān)Kll的一端、單相開關(guān)K12的一端和單相開關(guān)K13的一端連接，所述滑動(dòng)變阻器R17的滑動(dòng)端和單相開關(guān)K13的另一端均接地，所述單相開關(guān)KlO的另一端為短路模擬電路的第一輸出端0UT2，所述單相開關(guān)Kll的另一端為短路模擬電路的第二輸出端0UT3，所述單相開關(guān)K12的另一端為短路模擬電路的第三輸出端0UT4 ;所述漸變性漏電模擬電路的輸出端OUTl與接線端子a?c或其中任意一個(gè)、任意兩個(gè)接線端子，或與接線端子d?f或其中任意一個(gè)、任意兩個(gè)接線端子連接；所述短路模擬電路的第一輸出端0UT2、短路模擬電路的第二輸出端0UT3和短路模擬電路的第三輸出端0UT4中的任意一個(gè)輸出端與接線端子a?f中的任意一個(gè)接線端子連接，或者所述短路模擬電路的第一輸出端0UT2、短路模擬電路的第二輸出端0UT3和短路模擬電路的第三輸出端0UT4中的任意兩個(gè)輸出端與接線端子a?c中的任意兩個(gè)接線端子、或與接線端子d?f中的任意兩個(gè)接線端子連接，或者所述短路模擬電路的第一輸出端0UT2、短路模擬電路的第二輸出端0UT3和短路模擬電路的第三輸出端0UT4分別與接線端子a?C、或分別與接線端子d?f連接。
[0009]上述的煤礦井下高壓供電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬電路，其特征在于:所述單相開關(guān)K2與升壓變壓器Tl的二次側(cè)繞組的連接線路上連接有單相電流互感器CT1，所述高壓供電線路與升壓變壓器Tl的二次側(cè)繞組的連接線路上連接有電壓互感器PTl。
[0010]上述的煤礦井下高壓供電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬電路，其特征在于:所述A相高壓供電線路由電阻R1、電容Cl和電感LI組成，所述電感LI的一端與電容Cl的一端連接且為A相高壓供電線路的首端，所述電阻Rl的一端與電感LI的一端連接且為A相高壓供電線路的末端，所述電容Cl的另一端和電阻Rl的另一端均接地。
[0011]上述的煤礦井下高壓供電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬電路，其特征在于:所述B相高壓供電線路由電阻R2、電容C2和電感L2組成，所述電感L2的一端與電容C2的一端連接且為B相高壓供電線路的首端，所述電阻R2的一端與電感L2的一端連接且為B相高壓供電線路的末端，所述電容C2的另一端和電阻R2的另一端均接地。
[0012]上述的煤礦井下高壓供電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬電路，其特征在于:所述C相高壓供電線路由電阻R3、電容C3和電感L3組成，所述電感L3的一端與電容C3的一端連接且為C相高壓供電線路的首端，所述電阻R3的一端與電感L3的一端連接且為C相高壓供電線路的末端，所述電容C3的另一端和電阻R3的另一端均接地。
[0013]上述的煤礦井下高壓供電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬電路，其特征在于:所述滑動(dòng)變阻器R16的最大阻值為5000 Ω，所述滑動(dòng)變阻器R17的最大阻值為500 Ω。
[0014]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0015]1、本實(shí)用新型采用了與煤