晃电是指因雷击、短路或其他原因造成的电网短时电压波动或短时断电,时间在1.5s之内,又恢复正常的现象。供电系统产生晃电的基本类型有电压骤降、骤升、短时断电、电压闪变。在煤矿生产过程中,晃电会使需要连续运行的主通风机、局部通风机中断,从而造成生产中断甚至导致安全事故发生,切除故障线路后由于不能快速平衡功率而导致功率振荡,更有可能导致煤矿电网发生停电事故。

一、晃电现象原因分析及危害

煤矿供电系统采用双电源双回路方式不间断供电,主要分地面供电系统和井下供电系统:地面供电系统主要由地面电源进线、35kV变电站、地面机房配电点组成;井下供电系统主要由中央变电所、采区变电所、巷道配电点组成。产生晃电的原因有很多种,按类型可以归纳为电力系统(电源)和电力用户(生产设备)2个方面。电力系统方面产生晃电的主要原因有地面线路由于刮风、雷击等因素造成的短路故障等。在实际的煤矿电网系统中发生断电故障的概率很低,事实上系统中众多支路上任意点发生短路的情况要比外网主线路出现开路的情况多得多,不易处理。而用户方面的原因主要是煤矿中大功率采掘运设备的启动和一些对配电网系统具有较大冲击影响的主排水泵等负荷投入运行等。

二、晃电对继电器的危害

晃电故障发生时,会引起电压骤隆,电网电压的跌落会导致一些低压闭锁或者受低压保护的设备停止工作。由于煤矿大量使用了电磁继电器,如果电网发生晃电,继电器的线圈电压会降低,此时继电器的电磁吸力就会减小或者消失,当电磁吸力小于继电器内弹簧弹力时衔铁就会释放,继电器断电而停止工作[。当电压恢复时,该继电器不一定自动合上,其结果仍是造成生产用电的中断。

三、晃电对变频器的危害

当晃电故障发生时,电压陡降,变频器直流母线电压高于交流侧电压,此时二极管受到反向电压而不导通,交流侧不能向直流侧提供能量。变流器设计了保护功能,即当直流电压U下降到额定电压U的70%时,立即封锁变频器的触发脉冲,使电容器不再继续向电动机提供能量,将残存的电压保持在0.7U.。如果晃电持续的时间较长时,有可能使变频器电压不能得到恢复而停止工作,变频器停止工作会导致所控制的电动机停止运行。

四、晃电对电动机的危害

当电网发生晃电故障时,电压骤降期间,电动机不但要继续给机械负载提供机械能,同时还要作为发动机向短路故障提供短路电流。电压骤降持续的时间越长,电动机就会向短路点输送的能量越大;转子转速下降越多,电动机内部的旋转磁场的相位与短路前同步转速的相位间的电角度差就越大。当电压凹陷结束时电网电压突然恢复,此时的电压电流角度差越大,产生冲击电流的可能性就越大,严重时会大幅超过电动机的启动电流,如果有多个电动机同时在系统中,共同作用的结果可能会使保护装置动作。不论电动机的机械时间常数为多少,晃电造成的电压凹陷都会给电动机带来很大的电压冲击,而这种冲击有可能造成电动机损坏。