張少華

（陽(yáng)煤集團(tuán)一礦機(jī)電工區(qū)，山西 陽(yáng)泉 045000）

引言

目前，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)在煤礦6～35kV 的供電網(wǎng)中應(yīng)用比較廣泛。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，禁止采用在地面中性點(diǎn)直接接地的發(fā)電機(jī)，變壓器向井下直接供電，禁止井下的配電變壓器中性點(diǎn)直接接地，當(dāng)發(fā)生單相接地障礙時(shí)，容易造成大面積的電路故障，由于其發(fā)生的故障特征不同，所以需要采用不同的解決方式，選擇性地進(jìn)行保護(hù)。

1 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)

單電源加多饋線中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相接地故障特點(diǎn)為：當(dāng)金屬接地時(shí)，系統(tǒng)中產(chǎn)生零序電壓，而且各點(diǎn)零序電壓一致；接地線路的各點(diǎn)零序電流不同，而且零序電壓小于90°，非接地線路與接地線路相反；所有非接地零序電流量值之和為接地線路零序電流的量值。由第一條特點(diǎn)可知發(fā)生接地故障，要啟動(dòng)選線電路。對(duì)第二條特點(diǎn)中的問(wèn)題，可以采用比相式原理解決，主要的方法是將零序電流互感器裝備在每段線路的開(kāi)關(guān)柜上，通過(guò)電流互感器來(lái)分辨其流動(dòng)方向，從而采取選線接地保護(hù)。這種原理可適應(yīng)線路數(shù)的變化比較可靠，運(yùn)行動(dòng)作快速且維護(hù)工作難度小，能夠應(yīng)用到任何的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)之中。第三條特點(diǎn)中存在的問(wèn)題，可采用的 保護(hù)為接地故障電流穩(wěn)態(tài)幅值。主要采用零序電流的濾波電路和互感器將其引入，同設(shè)定好的保護(hù)啟動(dòng)定值進(jìn)行對(duì)比，若零序電流比保護(hù)啟動(dòng)定值高，則說(shuō)明是接地線路，反之則不是。這種方法在開(kāi)始之前，還需要做相關(guān)的檢測(cè)工作，比如：電容電流、啟動(dòng)定值。如果各條線路的長(zhǎng)度差別比較大，則不能保證其靈敏度的準(zhǔn)確性，線路的退出也會(huì)相應(yīng)降低靈敏度的準(zhǔn)確性，這時(shí)需要重新調(diào)整啟動(dòng)定值。系統(tǒng)線路如果較少的話，會(huì)使線路的電容電流和故障電流差別不明顯，導(dǎo)致出現(xiàn)誤動(dòng)或不動(dòng)，有時(shí)還會(huì)無(wú)法確定啟動(dòng)的定值，使整個(gè)系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。針對(duì)這種現(xiàn)象，我們應(yīng)當(dāng)采用群體的比幅方式來(lái)選擇接地故障線路。這項(xiàng)選擇方式其實(shí)就是利用零序電流的幅值對(duì)其采取選擇性的保護(hù)，將所有存在于母線上的線路歸為一個(gè)群體。在發(fā)生單相接地故障時(shí)，導(dǎo)致零序電壓發(fā)生變化，而此時(shí)零序電壓內(nèi)部的電路元件會(huì)自主啟動(dòng)群體比幅電路，比較群體上各條電路的電流信號(hào)，優(yōu)先檢查群體中電流幅值較大的線路，在關(guān)閉其它線路的保護(hù)動(dòng)作。這項(xiàng)原理在選線保護(hù)時(shí)，將每條線路的實(shí)值進(jìn)行實(shí)時(shí)的比較，自適應(yīng)性質(zhì)比較強(qiáng)，不用整定計(jì)算。避免了一些定量的因素變化問(wèn)題，解決了定值比較存在的問(wèn)題。這項(xiàng)原理在一個(gè)群體應(yīng)用中，如果線路在2條以上，那么就能使靈敏度保證在相應(yīng)的水平。

2 中性點(diǎn)接地系統(tǒng)

如果中性點(diǎn)接地電力系統(tǒng)線路較長(zhǎng)且規(guī)模較大時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致其系統(tǒng)電容電流增大，若發(fā)生單相接地故障，則持續(xù)電弧電流會(huì)使壞電纜設(shè)備損壞，而這也會(huì)危及整個(gè)電網(wǎng)的絕緣問(wèn)題。對(duì)于這種問(wèn)題，我們可采用經(jīng)消弧線圈的中性點(diǎn)接地系統(tǒng)。當(dāng)線路出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，由于內(nèi)部的電流和接地電流方向相反，大小相似，因此可有效減小接地電流的產(chǎn)生，導(dǎo)致接地區(qū)域電弧消失。而且消弧線圈能夠降低故障時(shí)電壓的恢復(fù)速度，減小電弧重燃，同時(shí)降低經(jīng)消弧線圈中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的單相接地故障發(fā)生率。在經(jīng)消弧線圈中性點(diǎn)接地系統(tǒng)還存在著如下問(wèn)題：由于電流補(bǔ)償，使故障線路的電流為補(bǔ)償后的電流，而且其流值相對(duì)較小，每條電路的電流值接近，不過(guò)故障電路的電流和正常電路電流方向相反；又由于故障電路的電流中存在較多的高次諧波，正常電路中存在較多的是基波。因此，我們可采用反應(yīng)接地線路穩(wěn)態(tài)電流高次諧波分量原理來(lái)分辨故障電路。針對(duì)第一點(diǎn)的故障可采用比相式原理，但沒(méi)有選擇性。針對(duì)第二點(diǎn)問(wèn)題，主要方法就是分量查出故障電路和正常電路中的高次諧波，將結(jié)果進(jìn)行比較，找出故障線路。但是由于故障線路中的高次諧波分量數(shù)值會(huì)隨著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改變而改變，因此，這種方法具體應(yīng)用不是很方便。

3 經(jīng)消弧線圈中性點(diǎn)合并高電阻接地系統(tǒng)

由于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)暫態(tài)的電感特性，使其通過(guò)的電壓值較大，這點(diǎn)和中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)差不多。但其時(shí)間短一些，針對(duì)這項(xiàng)問(wèn)題，可以采取中性點(diǎn)的經(jīng)高電阻接地系統(tǒng)來(lái)解決。在發(fā)生單相接地故障時(shí)，滿足S＝CP／（CP＋C0）＜0.3就可以增加接地電流的有功分量，有效降低中性點(diǎn)電壓，其中CP為電網(wǎng)線電容量，C0為電線接地電容。如果S＞0.75，則會(huì)導(dǎo)致電位增高，加大了單相接地電流。這種現(xiàn)象在大的煤礦中比較常見(jiàn)，其容易造成較大危害。因此，目前煤礦工業(yè)已很少應(yīng)用此接地系統(tǒng)。當(dāng)前我國(guó)采用較多的還是經(jīng)消弧線圈中性點(diǎn)合并高電阻接地系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可有效控制共振過(guò)電壓，使故障處時(shí)的電壓恢復(fù)變慢，此系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)選擇性的接地保護(hù)措施。

4 S注入法

當(dāng)電網(wǎng)在正常工作過(guò)程中，副邊PT 電壓為UAN＝UBN＝UCN＝57.8V，ULN＝0。以圖1中A處為例，發(fā)生單相接地故障；UAN＝0，UBN＝UCN＝100V，ULN＝100 V。故障中，系統(tǒng)主機(jī)會(huì)根據(jù)副邊PT 電壓的變化情況，自動(dòng)進(jìn)行判斷，然后給接地相發(fā)送一道電流信號(hào)，這其中的電流基波信號(hào)頻率的公式為；n×50＜f0＜（n＋1）×50。采用信號(hào)電流探測(cè)器探測(cè)頻率特性，將其放置開(kāi)關(guān)柜后，直到探測(cè)出注入信號(hào)出線地點(diǎn)就是其問(wèn)題所在。

圖1 S注入法方案原理圖

信號(hào)探測(cè)器的查找定位電流信號(hào)功能，可有效地找到電路故障點(diǎn)，在進(jìn)行接地線路探測(cè)時(shí)，其信號(hào)消失點(diǎn)可能就是故障點(diǎn)。因?yàn)榇嗽砜梢圆徊捎昧阈螂娏骰螂妷鹤鳛榕袛嘁罁?jù)，所以其存在很多的優(yōu)點(diǎn)，包括：選線相對(duì)可靠；接線比較簡(jiǎn)單；通過(guò)定位可以測(cè)出比較隱秘的線路接地點(diǎn)；對(duì)電阻的耐受力強(qiáng)；由于其特點(diǎn)所以應(yīng)用廣泛。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于當(dāng)前煤礦生產(chǎn)活動(dòng)中的電力系統(tǒng)問(wèn)題，小電流接地系統(tǒng)具體的情況較為復(fù)雜，還在不斷的研究完善中，至于為什么還沒(méi)有相應(yīng)的設(shè)備對(duì)所有系統(tǒng)都能起到效果，其主要問(wèn)題有兩方面：一方面是系統(tǒng)的不同使其發(fā)生的故障表現(xiàn)也不盡相同，共性難以把握；另一方面，如果有能夠適應(yīng)各種系統(tǒng)的設(shè)備，那么其必然是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且成本比較大，這使得目前我國(guó)的煤礦產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀還不能達(dá)到。又由于煤礦供電系統(tǒng)變化不大，所以，在平時(shí)的生產(chǎn)活動(dòng)中，只需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)試就行。