摘 要：戶外礦用移動(dòng)箱式變電站（ZBW3-35/6.3）為兩路饋出間隔，通過饋線零序電流互感器與微機(jī)綜保儀實(shí)現(xiàn)饋線間隔單相接地保護(hù)（零序保護(hù)）；主變6.3kV側(cè)三相中性點(diǎn)串接CT經(jīng)電阻接地、與中性點(diǎn)電阻柜并聯(lián)PT及電流型、電壓型漏電繼電器、時(shí)間繼電器等共同構(gòu)成零序保護(hù)的后備保護(hù)即接地保護(hù)（漏電保護(hù)）系統(tǒng)。本文論述中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)及中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)單相接地故障時(shí)的特征量，移動(dòng)式變電站中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)單相接地時(shí)電壓型及電流型漏電繼電器的整定值計(jì)算。

關(guān)鍵詞：中性點(diǎn)經(jīng)電阻柜接地；電流（電壓）互感器；電壓型（電流型）漏電信號(hào)繼電器；時(shí)間繼電器；單相接地保護(hù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.164

0 引言

勝利東二號(hào)露天煤礦位于勝利煤田中部，開采煤層為4～11號(hào)煤層，其中露天開采煤層為4、5、6號(hào)煤，屬中灰、高揮發(fā)分、中硫、低中軟化、中熱值煤，具有埋藏深、煤層厚、巖性軟的特點(diǎn)，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最厚煤層，適合建設(shè)特大型露天煤礦。

勝利東二號(hào)露天煤礦采取礦內(nèi)110kV變電站35kV饋線間隔引出35kV門型雙水泥桿架空線路繞采場構(gòu)成環(huán)線供電方式，通過T接35kV移動(dòng)桿架空線路或35kV拖拽電纜進(jìn)入采區(qū)。

露天采區(qū)35/6.3kV移動(dòng)式變電站的主變聯(lián)接組別為DYN11，中性點(diǎn)串接電流互感器經(jīng)電阻柜接地，電壓互感器與電阻柜并聯(lián)運(yùn)行方式。為防止電纜或耦合器因受外力碾壓、碰裂、受潮致整體絕緣水平下降而發(fā)生單相接地故障，對(duì)作業(yè)人員造成電擊傷害。移動(dòng)變采取雙重單相接地保護(hù)方式：①饋線間隔出線電纜或耦合器等出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，零序電流互感器能夠采集到單相接地時(shí)的零序電流，通過微機(jī)綜保儀對(duì)故障時(shí)產(chǎn)生的零序電流與零序電流整定值進(jìn)行邏輯判斷，能夠可靠迅速準(zhǔn)確地?cái)嚅_相應(yīng)的饋線斷路器；②若單相接地故障時(shí)，分口斷路器拒動(dòng)，則通過上述零序電流保護(hù)的后備保護(hù)來實(shí)現(xiàn)跳閘。保護(hù)②相比于保護(hù)①的缺點(diǎn)在于動(dòng)作范圍即停電范圍擴(kuò)大。保護(hù)②通過時(shí)間繼電器延時(shí)動(dòng)作躲避保護(hù)①動(dòng)作，目的是讓零序電流保護(hù)優(yōu)先動(dòng)作，接地后備保護(hù)在時(shí)間延時(shí)后動(dòng)作。若無時(shí)間繼電器延時(shí)，后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)限較零序電流保護(hù)時(shí)限短，其理論動(dòng)作優(yōu)先性較高，因其缺少微機(jī)綜保儀邏輯分析判斷及內(nèi)部繼電器動(dòng)作時(shí)限，故為躲避零序電流保護(hù)動(dòng)作設(shè)置時(shí)間延時(shí)。

本文論述中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地故障特征量、中性點(diǎn)經(jīng)電阻柜接地系統(tǒng)單相接地故障特征量及移動(dòng)變電壓型、電流型漏電繼電器整定值計(jì)算。

1 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)

電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，電纜或架空線路三相導(dǎo)體之間與各相導(dǎo)體對(duì)地之間沿導(dǎo)線全長分布著電容，三相導(dǎo)體之間的電容量較小且與所要研究的接地電容電流無關(guān)，兩相線間電容電流與接地點(diǎn)構(gòu)不成回路，線間電容不影響接地電容電流，暫且不考慮。架設(shè)三相系統(tǒng)對(duì)稱，將三相導(dǎo)體對(duì)地電容用集中于線路中央的等效電容Ca、Cb、Cc代替。 系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，三相電源及負(fù)載是對(duì)稱的，各相對(duì)地電容相等且相當(dāng)于以大地為中性點(diǎn)的對(duì)稱負(fù)載。

正常運(yùn)行時(shí)三相電源電壓對(duì)稱，線路對(duì)地電容相等，在相電壓作用下，各相電容電流分別超前相應(yīng)相電壓90°，負(fù)載電流滯后對(duì)應(yīng)相電壓功率因數(shù)角φ，三相導(dǎo)線電流為負(fù)載電流與電容電流的向量和。

2 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地故障特征量

當(dāng)電纜或架空線路三相導(dǎo)體中某一相因絕緣降低、損壞等原因造成單相接地故障，假設(shè)單相接地時(shí)接地K點(diǎn)處過渡電阻為零，即金屬性接地（完全接地），三相運(yùn)行狀態(tài)將發(fā)生變化。

3 中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)單相接地故障特征量

中性點(diǎn)不接地三相系統(tǒng)在發(fā)生單相接地時(shí)，接地點(diǎn)的間歇性電弧，使健全相過電壓，可能損壞健全相絕緣，繼而可能發(fā)展成相間短路故障，因而出現(xiàn)了中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)（接地時(shí)電容電流超前中性點(diǎn)電壓90°，引入消弧線圈，利用其感性電流滯后中性點(diǎn)電壓90°，這兩者的相位相差180°進(jìn)行補(bǔ)償，一般采取過補(bǔ)償方式），適用于架空線路。我礦采場供電系統(tǒng)拖拽電纜使用長度的動(dòng)態(tài)性，決定其接地電容電流的不確定性，隨著采場電纜電路的增多，電容電流越來越大（超過10A），此時(shí)接地電弧不能可靠熄滅，間歇性接地電弧會(huì)造成過電壓破壞設(shè)備絕緣，電纜線路不允許單相接地運(yùn)行。為抑制電網(wǎng)過電壓幅值，減少絕緣閃絡(luò)的可能，采用中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)單相接地時(shí)中性點(diǎn)電流與接地電容電流經(jīng)接地點(diǎn)構(gòu)成回路，通過對(duì)單相接地故障時(shí)中性點(diǎn)電流、電壓特征量的采樣，與電壓型、電流型漏電信號(hào)繼電器整定值的邏輯判斷實(shí)現(xiàn)可實(shí)現(xiàn)接地保護(hù)功能。

4 移動(dòng)式變電站中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地電壓型、電流型漏電繼電器整定值

我礦露天采場移動(dòng)式變電站35kv/6kv主變的聯(lián)接方式為DYN11，由變壓器中性點(diǎn)、接地電阻柜、接地PT、接地CT、電流型、電壓型漏電繼電器組成了一個(gè)比較完整的接地零序電流和零序電壓保護(hù)系統(tǒng)。移動(dòng)式變電站接地電阻柜阻值為145歐（額定電流25A，額定電壓3.7kV，通流時(shí)間10S），電流互感器變比為20/5，與電阻柜并聯(lián)的接地電壓互感器變比為4200/100，電流互感器二次側(cè)接電流型漏電繼電器KA線圈，電壓互感器二次側(cè)接電壓型漏電繼電器KT線圈。KA與KT繼電器的常開觸點(diǎn)分別與電流型漏電信號(hào)繼電器、電壓型漏電信號(hào)繼電器串聯(lián)，這兩者并聯(lián)后與中間繼電器KM線圈（其常開點(diǎn)導(dǎo)通跳閘線圈）串聯(lián)。當(dāng)發(fā)生單相接地故障后中性點(diǎn)電阻柜電壓與中性點(diǎn)電流值超過KT、KA繼電器設(shè)定值后，信號(hào)繼電器發(fā)信并中間繼電器接通跳閘回路，斷開斷路器，保證作業(yè)人員不因接觸帶電設(shè)備外殼造成電擊傷害。

5 結(jié)論

勝利東二號(hào)露天煤礦采場供電系統(tǒng)拖拽電纜及耦合器使用數(shù)量龐大、生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜。通過對(duì)單相接地故障時(shí)流經(jīng)中性點(diǎn)電流及電阻柜產(chǎn)生的壓降，與電流型、電壓型漏電繼電器的整定值進(jìn)行邏輯判斷動(dòng)作于低后備斷路器，避免人員遭受電擊危害。

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