单相接地电流的危害及补偿方法

科技信息　。电力与能源ｏ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２００８年第１Ｏ期　单相接地电流的危害及补偿方法　白鹤田　王智勇　曹春强许留印　（鹤煤集团五矿机电二队　河南鹤壁４５８０００）　【摘要】分析了矿井电网发生单相接地故障时（矿井电网对地电容情况下），接地电容电流及其可能造成的危害，介绍了２种接地电容电　流的补偿类型。　【关键词】单相接地电容电流；矿井高压电网；补偿方法　在矿井中，供电线路以电缆线为主，随着开采年限的增加和巷道延　伸，供电网络不断扩大延伸，电缆长度随之加长，对地分布电容越来越　大，矿井高压电网单相接地电容电流也在不断增加。据相关资料统计，　在煤矿电网故障中，高压电网的单相接地约占电气故障的６０％（其中　单相接地电容电流超过２０Ａ的故障约占７０％）。当煤矿井下供电电网　发生单相故障接地时，在接地处极易引起电弧接地过电压（约为正常　情况下的３．５倍），很可能击穿电缆的绝缘薄弱处，造成两相接地短路　或直接短路，严重时导致瓦斯、煤尘爆炸，甚至是雷管爆炸。为确保矿　井安全，减少因单相接地引起的瓦斯、煤尘爆炸的危害性，《煤矿安全　规程》第四百五十七条规定：矿井高压电网，必须采取措施单相接　地电容电流不超过２０Ａ；地面变电所和井下变电所的高压馈电线　上，必须装设有选择性的单相接地保护装置。　１ｌ＿单相接地电容电流的危害　在中性点不接地的高压电网中，单相接地电容电流的危害主要体　现在４个方面。　图２在人为中性点与地之间接入一电抗线圈　２．２补偿类型　２．２．１固定补偿系统　（１）弧光接地过电压危害。当电容电流过大时，接地点电弧不能熄　灭，出现间隙性电弧接地时，产生弧光接地电压，这种过电压可达相电　固定补偿系统是早期采用人工调匝式固定补偿的消弧线圈，其工　压的３－５倍或更高，它遍布于整个电网中，并且持续时间长，可过几小　作方式是：将消弧线圈整定在过补偿状态，其过补偿程度职决于电网　时，它不仅击穿电网中的绝缘薄弱环节，而且对整个电网绝缘都有很　正常稳态运行时不使中心点位移电压超过相电压的１５％，之所以采　大危害。如造成接地短路、直接短路、火灾等事故。　用过补偿是为了避免电网切除部分线路时发生危险的串联谐振过电　（２）造成接地电热破坏及接地网电压升高。单相接地电容电流过　压。因为如果整定在欠补偿状态，切除线路将造成电容电流减小，可能　大，使接地电热效应增大，对电气设备造成热破坏，该电流流人接地网　出现全补偿或接近全补偿的情况，可见固定补偿方式很难适应变动比　后，由于接地电阻的原因，使整个接地网电压升高，危害人身安全。　较频繁的电网，这种系统已逐渐不再使用。　（３）交流杂散电流危害。电容电流流地后，在大地中形成杂散　２．２．２跟踪电网电容电流自动调谐装置　电流产生火花，引燃瓦斯、煤尘爆炸，引爆雷管，并且腐蚀水管、风管　这种装置分为随动式补偿系统和动态补偿系统。　等。　（１）随动式补偿系统（预调式消弧线圈）。随动式补偿系统的工作方　（４）接地电弧引起瓦斯煤尘爆炸，危及从身和矿井安全。　２．接地电容电流的补偿方法及补偿类型　２．１补偿方法　式是：自动跟踪电容电流的变化，随时调整消弧线圈，使其保持在谐振　点上，在消弧线圈中串联一电阻（为了避免出现过高的串联谐振过电　压），增加电网阻尼率，将谐振过电压在允许范围内，当电网发生　（１）在变压器中性点与地之间接人一个电抗线圈（即消弧线圈）。工　接地故障后．控制系统将电阻短接掉，达到最佳补偿效果。该系统的消　作原理是当电网发生单相接地故障后，利用电感线圈中所产生的电感　弧线圈不能带高压调整。随动式补偿系统只能将稳态谐振过电压　性电流对电网的电容性电流进行补偿，使接地电流减小，同时也使得　在允许范围内，不能解决暂时态过电压的问题，同时，由于电阻的功率　接地电弧两端的恢复电压速度降低，达到熄灭电弧的目的。当发生单　，在发生接地故障时必须迅速切除，这无疑给电网增加了一个不　相接地故障时，其电流回路如图１所示。　安全因素。这种补偿系统有气隙式、调匝式。　（２）动态补偿系统。动态补偿系统的工作方式：在电网正常运行　时，调整消弧线圈远离谐振点，彻底避免串联谐振过电压及各种谐振　Ｃ　过电压产生的可能性，当电网发生单相接地后，瞬间调整消弧线圈至　最佳状态，使接地电弧自动熄灭。这种系统要求消弧线圈能带高压电　快速调整，从根本上避免了串联谐振产生的可能性。动态补偿方法采　Ｂ　用避开谐振点的方法，根本不让串联谐振出现，即在电网正常运行时，　将消弧线圈调整到远离谐振点的状态，实时检测电网电容电流的大　ＵＡ　ｆ　Ａ　小，当电网发生单相接地后，瞬间调整消弧线圈实施最佳补偿，解决了　补偿系统串联谐振过电压与最佳补偿之间相互矛盾的问题。这类补偿　目前多采用偏磁式补偿系统，它采用微机控制，动作迅速，只需几毫　ｌ　－Ｒ０　ｃｔ　ｃＢ　．　ｒ＾｛ｒＢ　ｒｃ　ＸＬ　，　１．　Ｉ　＝　０　【］　［　Ｉ　ｔ　Ｊ　秒，判断准确率高。鹱　作者简介：白鹤田，男，河南鹤壁人，助理Ｉ程师，２００￣．年毕业于焦作矿业　学院，长期从事机电Ｉ程管理Ｉ作。　王智勇，男，河南鹤壁人，技术员，２００４年毕业于河南理Ｉ大学，从事机电　Ｉ程管理Ｉ作　｝，ｉ｜　１　’　ｉ　、ｉ　、　，　、　ＩＬ　ｉｃｌ、　／　图１　在变压器中性点与地之间接入一电抗线圈　曹春强，男，河南鹤壁人，技术员，２００４年毕业于河南理Ｉ大学，从事机电　Ｉ程管理Ｉ作　许留印，男，河南鹤壁人，高级Ｉ程师，１９９５年毕业于焦作矿业学院，长期　（２）在人为中性点与地之间接入一电抗线圈。工作原理与在变压　从事机电Ｉ程管理Ｉ作。　器中性点与地之间接人一电抗线圈的补偿方法相同，当发生单相接地　在人为中性点与地之间接人一电抗线圈时，其电流回路如图２所示。　［责任编辑：田瑞鑫］　２９７