Mạch tự động phát hiện và nối ngắn mạch pha rò dùng cho mạng điện mỏ hầm lò điện áp 1140V

Bài viết Mạch tự động phát hiện và nối ngắn mạch pha rò dùng cho mạng điện mỏ hầm lò điện áp 1140V đề xuất một sơ đồ mạch phát hiện và tự động nối ngắn mạch pha rò làm việc theo nguyên lý phản ứng với hiệu số giữa trị hiệu dụng điện áp của pha có pha vượt trước và tổ hợp điện áp hai pha còn lại và điện áp thứ tự không.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mạch tự động phát hiện và nối ngắn mạch pha rò dùng cho mạng điện mỏ hầm lò điện áp 1140VT¹p chÝ KHKT Má - §Þa chÊt, sè 50, 4-2015, tr.96-100MẠCH TỰ ĐỘNG PHÁT HIỆN VÀ NỐI NGẮN MẠCH PHA RÒDÙNG CHO MẠNG ĐIỆN MỎ HẦM LÒ ĐIỆN ÁP 1140VKIM NGỌC LINH, KIM CẨM ÁNH, Trường Đại học Mỏ - Địa chấtNGUYỄN VĂN QUÂN, Trường Đại học Công nghiệp Quảng NinhTóm tắt: Để đảm bảo điều kiện an toàn điện giật, các rơle bảo vệ rò dùng cho mạng điệnmỏ hầm lò điện áp 1140V cần phải có thêm chức năng phát hiện và tự động nối ngắn mạchpha rò xuống đất. Thiết bị phát hiện và tự động nối ngắn mạch pha phải có thời gian tácđộng nhanh, độ nhạy và độ tin cậy xác định pha rò cao. Nhóm tác giả đã đề xuất một sơ đồmạch phát hiện và tự động nối ngắn mạch pha rò làm việc theo nguyên lý phản ứng với hiệusố giữa trị hiệu dụng điện áp của pha có pha vượt trước và tổ hợp điện áp hai pha còn lạivà điện áp thứ tự không. Kết quả mô phỏng trên mô hình Matlab Simulink và ElectronicWorkbench cho thấy sơ đồ có độ tin cậy xác định pha rò cao, độ nhạy không thấp hơn18 k /pha, thời gian phát hiện pha rò không lớn hơn 20ms, tổng thời gian phát hiện và nốingắn mạch pha không lớn hơn 50ms.1. Đặt vấn đề2. Kết quả nghiên cứuNguyên lý nối ngắn mạch pha rò dựa trênTrong các mỏ hầm lò sử dụng rộng rãiviệc phát hiện pha có điện trở cách điện giảm vàmạng điện ba pha có trung tính cách ly. Nhằmđảm bảo an toàn về phương diện điện giật, Quy nối ngắn mạch pha đó qua điện trở nhỏ xuốngchuẩn Kỹ thuật quốc gia về an toàn trong khai đất. Phương pháp này làm giảm dòng rò quathác than hầm lò buộc phải trang bị cho mạng người dựa trên nguyên lý mắc song song mộtđiện hầm lò các thiết bị bảo vệ rò. Đối với cấp điện trở nhỏ với cơ thể người khi chạm vào mộtđiện áp 380V và 660V, các thiết bị bảo vệ rò pha của mạng.Khi chọn giải pháp nối ngắn mạch phahiện đang được sử dụng trong các mỏ hầm lòvùng Quảng Ninh đều có nguyên lý làm việc mạng điện áp 1140V, việc tính toán theo cácgiống nhau là dựa trên sử dụng dòng công tác nguyên tắc: thiết bị nối ngắn mạch được tínhmột chiều để kiểm tra điện trở cách điện của với trị số điện dung cực đại cho phép của mạngmạng; để giảm dòng rò khoảnh khắc qua người điện khu vực mỏ hầm lò là 1F / pha ; tổng thờiáp dụng giải pháp bù thành phần điện dung của gian phát hiện và nối ngắn mạch pha rò kể từdòng điện rò. Đối với mạng điện mỏ hầm lò thời điểm người chạm vào một pha của mạngđiện áp 1140V, do mức điện áp cao và trong không được vượt quá 0,17s; điện lượng quamạng có các động cơ công suất lớn nên bù điện người không lớn hơn 50mAs và xét trongdung không đảm bảo được điều kiện an toàn trường hợp mạch không có bù thành phần điệnđiện giật. Vì vậy, để giảm dòng rò khoảnh khắc dung của dòng điện rò [3], [4].Để điều khiển thiết bị nối ngắn mạch pha cóvà đảm bảo an toàn điện giật, thiết bị bảo vệ ròngười chạm phải xuống đất phải xác định đượcdùng cho mạng 1140V cần phải có thêm chứcnăng phát hiện và tự động nối ngắn mạch pha rò chính xác pha người chạm phải hoặc bị rò. Có[1], [2]. Mục đích của nghiên cứu này nhằm đề nhiều nguyên lý để thực hiện công việc này.xuất một sơ đồ mạch có khả năng phát hiện và Trong đó, thiết bị phát hiện pha người chạmtự động nối ngắn mạch pha rò xuống đất đảm phải phản ứng theo hiệu số giữa trị hiệu dụngbảo tính tác động nhanh, có độ nhạy và độ tin điện áp của pha có pha vượt trước và tổ hợpđiện áp hai pha còn lại với điện áp thứ tự khôngcậy cao.có độ nhạy và độ tin cậy cao nhất [4].96Đối với các thiết bị làm việc theo nguyên lýnày, để đảm bảo khả năng làm việc tin cậy vàđộ nhạy lớn nhất, trị số điện áp ở cửa vào củabộ phận thừa hành nối ngắn mạch mỗi pha phảiđược xác định theo các biểu thức [4]:(1)U v ( A)  k1U C  (k2U A  k3U B  k4U 0 ) ,(2)U v ( B)  k1U A  (k 2U B  k3U C  k 4U 0 ) ,(3)U v (C )  k1U B  (k2U C  k3U A  k4U 0 ) ,trong đó ký hiệu Uv(A), Uv(B), Uv(C) tương ứnglà điện áp ở cửa vào của cơ cấu thừa hành nốingắn mạch các pha A, B và C; UA, UB, UC, U0là trị số hiệu dụng của điện áp các pha củamạng và điện áp trung tính của biến áp so vớiđất (điện áp thứ tự không); k1, k2, k3, k4 tươngứng là hệ số của các điện áp pha vượt phatrước, pha người chạm phải, pha chậm phasau và điện áp thứ tự không.Giá trị tối ưu của các hệ số k1, k2, k3 và k4được xác định theo hai trường hợp giới hạn(giả thiết rò pha A).- Khi không có rò ứng với Uv(A)=0 có:U A  U B  UC  Uf , U 0  0(4) Uf (k1  k 2  k 3 )  0- Khi pha A bị ngắn mạch xuống đấtứng với Uv(A)= 3U f có:U A  0, U B  U C  3U f , U 0  U f.(5)Từ (1) suy ra:3U f  k1 3U f  (k3 3U f  k4U f )Uf 3 (k  k )  k  1343U f.(6)Ngoài ra, để đảm bảo xác định chính xácpha người chạm phải, khi xẩy ra ngắn mạch phaA xuống đất, điện áp cửa vào cơ cấu thừa hànhnối ngắn mạch pha C cần phải không lớn hơn 0.Điều này đồng thời đảm bảo điện áp vào trên cơcấu thừa hành nối ngắn mạch pha B có giá trịâm.Từ (3) xét điều kiện giới hạn Uv( ...