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1、基于功率因数检测的矿井低压电网相敏保护的研究宋建成 谢恒王雁欣 李安平西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室，710049西安潞安矿务局王庄煤矿，046031山西 STUDYONPHASE
2、SENSITIVESHORT
3、CIRCUITPROTECTIONINUNDERGROUNDLVDISTRIBUTIONNETWORKSBASEDONDETECTINGPOWERFACTORSongJiancheng XieHengkunXi'anJiaotongUniversityXi'an,710049ChinaWangYanxin LiA
4、npingWangzhuangColliery,Lu'anCoalMiningBureauXiangyuan,046031ChinaABSTRACT BeginningwiththeimportanceofinstallingshortcircuitprotectivesysteminundergroundLVcabledistributionnetworks,theprincipleofphase
5、sensitiveshort
6、circuitprotectiononthebasisofmeasuringpowerfactorispresen
7、tedinthispaper,thedefinitionmethodsforitsactioncurveandallfactorstointerferewithactionreliabilityisanalyzedanddiscussed.Besides,thehardwarestructureandsoftwareflowchartoftheprotectivesystemcontrolledbysingle
8、chipmicrocomputerisalsodescribedinthispaper.Theprotectivesystemhasb
9、eentestedandappliedtoundergroundexplosive
10、prooffeederswitchgear.Ithasbeenprovedthatthisprotectivesystemisstableandreliableandisofgreatappliedvalueinminingindustry.KEYWORDS UndergroundLVcabledistributionnetworks Phase
11、sensitiveshort
12、circuitprotection Short
13、circuitcurrent P
14、owerfactor摘要 文章从煤矿井下低压电网中装设短路保护的重要性入手，描述了基于功率因数检测的相敏短路保护的工作原理。分析并讨论了其动作特性曲线的确定方法以及影响动作可靠性的各种因素，介绍了以单片机为中央控制单元所构成保护系统的硬件结构和软件框图，对保护系统进行了测试试验并将其应用于矿用隔爆型真空馈电开关。实践证明,该保护系统性能稳定，动作可靠，具有广阔的应用前景。关键词 矿井低压电网 相敏短路保护 短路电流 功率因数 短路保护是煤矿井下供电系统中的三大保护之一［1］，它是一种保证供电可靠性和安全性所必需的保护措施。然而在我国煤矿井下供电
15、系统中至今仍在沿用传统的鉴幅式继电保护或电子保护［2］。这种保护整定误差大，动作时间长，可靠性低，尤其在用于馈电线路中的短路保护时，若要保护全线路，则应按保护范围末端最小短路电流整定,要求整定值小，因而使大型电动机起动时易造成保护误动作;若要躲过起动电流，则要求整定值大，此时将不能保护线路全长而且灵敏度较低［3］。另外在馈电开关附近短路时，其他开关往往会由于母线电压降低而造成误动作，无横向选择性［4］，远不能适应现代化煤矿供电系统监测监控的需要。 针对上述缺陷，本文研究了以单片机为中央控制单元的基于功率因数检测的相敏短路保护，建立了相敏短路保护
16、的数学模型，分析了其作用原理，设计了硬件和软件电路，并将其应用于矿用隔爆型真空馈电开关［5］，验证了其有效性和实用性。2 相敏保护的数学模型 在煤矿井下供电系统中，现有隔爆型馈电开关中的短路保护大多是根据电流幅值整定动作值，其动作特性和大电机起动特性曲线如图1所示。图1 鉴幅式过流保护特性和大电机起动特性Fig.1 Characteristicsofshort-circuitbymeasuringcurrentmagnitudeandstartingcharacteristicsoflargemotor 图中曲线3和2分别为供电系统不同整定值
17、下的保护特性，a、a′、b、b′和c、c′分别为对应曲线的反时限、定时限和速断保护区，曲线1为大型电动机起动时的起动电流特性。由图1可见
