煤礦電網(wǎng)運(yùn)行與保護(hù)

1、煤煤 礦礦 電電 網(wǎng)網(wǎng)運(yùn)運(yùn) 行行 與與 保保 護(hù)護(hù)中中 國(guó)國(guó) 礦礦 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué)電氣安全與智能電器研究所電氣安全與智能電器研究所二二OO八年四月八年四月 山西山西 陽泉陽泉主主 講講王崇林王崇林 教授，博士，博士生導(dǎo)師，中教授，博士，博士生導(dǎo)師，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院院長(zhǎng)，電氣工國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院院長(zhǎng)，電氣工程學(xué)科帶頭人，煤炭系統(tǒng)拔尖人才程學(xué)科帶頭人，煤炭系統(tǒng)拔尖人才，國(guó)家，國(guó)家653工程機(jī)電領(lǐng)域?qū)＜?。工程機(jī)電領(lǐng)域?qū)＜摇?曾獲國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)曾獲國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)1項(xiàng)、項(xiàng)、教育部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)教育部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)1項(xiàng)、煤炭項(xiàng)、煤炭部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、煤炭工業(yè)項(xiàng)、煤炭工業(yè)科

2、技進(jìn)步二等獎(jiǎng)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，發(fā)表論文項(xiàng)，發(fā)表論文30余篇，出版專著余篇，出版專著2部。部。電話：電話83885453E-mail: 李國(guó)欣李國(guó)欣 博士，主要研究方向?yàn)榈V山供電安全，曾博士，主要研究方向?yàn)榈V山供電安全，曾參與國(guó)家自然科學(xué)基金兩項(xiàng)，煤炭系統(tǒng)橫向參與國(guó)家自然科學(xué)基金兩項(xiàng)，煤炭系統(tǒng)橫向項(xiàng)目多項(xiàng)。項(xiàng)目多項(xiàng)。lee_v供電可靠性要求高供電可靠性要求高 井下人員井下人員 瓦斯瓦斯 涌水涌水 生產(chǎn)生產(chǎn) 損失慘重，教訓(xùn)深刻損失慘重，教訓(xùn)深刻 v同一電壓等級(jí)的供電級(jí)數(shù)多同一電壓等級(jí)的供電級(jí)數(shù)多 地面變電所、井下中央變電所、采區(qū)變電所、移動(dòng)

3、變電站v負(fù)荷集中負(fù)荷集中 大功率設(shè)備多大功率設(shè)備多 大功率設(shè)備多且相對(duì)集中，負(fù)荷變化對(duì)供電系統(tǒng)影響大v運(yùn)行環(huán)境惡劣運(yùn)行環(huán)境惡劣 事故頻繁事故頻繁 環(huán)境潮濕，粉塵多，移動(dòng)型設(shè)備多，擠壓碰撞多v電纜供電為主電纜供電為主 高壓電纜一般有幾十公里，單相接地電流大，易拉起電弧，不易自恢復(fù)v新型電力電子設(shè)備逐漸增多新型電力電子設(shè)備逐漸增多 諧波含量超標(biāo) 自然功率因數(shù)低v供電設(shè)備供電設(shè)備 技術(shù)水平參差不齊技術(shù)水平參差不齊 設(shè)備多且難以統(tǒng)一，配合復(fù)雜，管理維護(hù)困難礦礦 井井 供供 電電 的的 特特 點(diǎn)點(diǎn) 主要內(nèi)容主要內(nèi)容煤礦電網(wǎng)的安全運(yùn)行分析與評(píng)價(jià)煤礦電網(wǎng)的安全運(yùn)行分析與評(píng)價(jià)煤礦高壓電網(wǎng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式及漏電

4、保護(hù)煤礦高壓電網(wǎng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式及漏電保護(hù)專題一：專題一：專題二：專題二：1 中性點(diǎn)運(yùn)行方式中性點(diǎn)運(yùn)行方式2 單相接地的危害單相接地的危害3 電容電流的治理電容電流的治理4 消弧線圈的調(diào)節(jié)原理消弧線圈的調(diào)節(jié)原理5 高壓漏電保護(hù)高壓漏電保護(hù)1 煤礦供電系統(tǒng)的特點(diǎn)煤礦供電系統(tǒng)的特點(diǎn)2 煤礦井下保護(hù)煤礦井下保護(hù)3 井下配電自動(dòng)化井下配電自動(dòng)化4 煤礦電網(wǎng)安全分析煤礦電網(wǎng)安全分析專題一專題一煤礦高壓電網(wǎng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式煤礦高壓電網(wǎng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式及選擇性漏電保護(hù)及選擇性漏電保護(hù)一一 電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式v中性點(diǎn)的運(yùn)行方式指的是中性點(diǎn)與大地之中性點(diǎn)的運(yùn)行方式指的是中性點(diǎn)與大地之間的連接關(guān)

5、系。間的連接關(guān)系。v中性點(diǎn)運(yùn)行方式的選擇主要取決于單相接中性點(diǎn)運(yùn)行方式的選擇主要取決于單相接地時(shí)電氣設(shè)備的絕緣要求及供電可靠性。地時(shí)電氣設(shè)備的絕緣要求及供電可靠性。v中性點(diǎn)運(yùn)行方式的不同，直接影響到安全中性點(diǎn)運(yùn)行方式的不同，直接影響到安全和經(jīng)濟(jì)問題，需要進(jìn)行綜合比較分析。和經(jīng)濟(jì)問題，需要進(jìn)行綜合比較分析。1 中性點(diǎn)運(yùn)行方式的種類 大接地電流系統(tǒng)大接地電流系統(tǒng) 1）直接接地，又稱為有效接地）直接接地，又稱為有效接地 2）經(jīng)低阻接地）經(jīng)低阻接地 小接地電流系統(tǒng)小接地電流系統(tǒng) 1）不接地，又稱為中性點(diǎn)絕緣）不接地，又稱為中性點(diǎn)絕緣 2）經(jīng)消弧線圈接地）經(jīng)消弧線圈接地 3）經(jīng)高阻接地）經(jīng)高阻接地中性點(diǎn)

6、運(yùn)行方式的種類中性點(diǎn)運(yùn)行方式的種類關(guān)于煤礦電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式的規(guī)定關(guān)于煤礦電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式的規(guī)定煤礦安全規(guī)程煤礦安全規(guī)程第第443條規(guī)定：條規(guī)定： 嚴(yán)禁嚴(yán)禁井下配電變壓器中性點(diǎn)直接接地。井下配電變壓器中性點(diǎn)直接接地。嚴(yán)嚴(yán)禁禁由地面中性點(diǎn)直接接地的變壓器或發(fā)電機(jī)直由地面中性點(diǎn)直接接地的變壓器或發(fā)電機(jī)直接向井下供電。接向井下供電。 我國(guó)、蘇聯(lián)、西德等國(guó)井下采用中性點(diǎn)不我國(guó)、蘇聯(lián)、西德等國(guó)井下采用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)；其它國(guó)家，如英國(guó)采用中性點(diǎn)經(jīng)高接地系統(tǒng)；其它國(guó)家，如英國(guó)采用中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地的系統(tǒng)或其它類型的接地系統(tǒng)。電阻接地的系統(tǒng)或其它類型的接地系統(tǒng)。 我國(guó)煤礦地面變電所一般采用我國(guó)煤礦地面變電

7、所一般采用中性點(diǎn)不接中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)地系統(tǒng)或或中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)。 2 中性點(diǎn)不接地方式中性點(diǎn)不接地方式v主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)：?jiǎn)蜗嘟拥仉娏餍。簡(jiǎn)蜗嘟拥仉娏餍適用范圍適用范圍：3-10kV電網(wǎng)。因?yàn)樵谶@類電網(wǎng)中，電網(wǎng)。因?yàn)樵谶@類電網(wǎng)中，發(fā)生單相接地故障的比例很大。采用中性點(diǎn)發(fā)生單相接地故障的比例很大。采用中性點(diǎn)不接地方式可以減少單相接地電流，從而減不接地方式可以減少單相接地電流，從而減輕其危害。輕其危害。v分分 析析：?jiǎn)蜗嘟拥仉娏鳎瑔蜗嘟拥貢r(shí)的各相：?jiǎn)蜗嘟拥仉娏?，單相接地時(shí)的各相對(duì)地電壓對(duì)地電壓中性點(diǎn)不接地方式-正常運(yùn)行1.三相對(duì)稱，沒有電三相對(duì)稱，沒有電流在地

8、中流過。流在地中流過。2.中性點(diǎn)對(duì)地電位為中性點(diǎn)對(duì)地電位為03.各相對(duì)地電壓等于各相對(duì)地電壓等于相電壓。相電壓。4.其中其中C為電網(wǎng)對(duì)地電為電網(wǎng)對(duì)地電容（高壓電網(wǎng)忽略容（高壓電網(wǎng)忽略電網(wǎng)對(duì)地絕緣電阻電網(wǎng)對(duì)地絕緣電阻R）中性點(diǎn)不接地方式單相接地當(dāng)發(fā)生金屬性接地時(shí)，接地當(dāng)發(fā)生金屬性接地時(shí)，接地故障相對(duì)地電壓為零。故障相對(duì)地電壓為零。中性點(diǎn)對(duì)地的電壓上升到相中性點(diǎn)對(duì)地的電壓上升到相電壓，且與接地相的電源電電壓，且與接地相的電源電壓相位相反。壓相位相反。非故障相對(duì)地電壓由相電壓非故障相對(duì)地電壓由相電壓升高為線電壓。升高為線電壓。三相的線電壓仍保持對(duì)稱且三相的線電壓仍保持對(duì)稱且大小不變，對(duì)電力用戶接于大

9、小不變，對(duì)電力用戶接于線電壓的設(shè)備的工作并無影線電壓的設(shè)備的工作并無影響，無須立即中斷對(duì)用戶供響，無須立即中斷對(duì)用戶供電。電。單相接地電流，等于正常運(yùn)單相接地電流，等于正常運(yùn)行時(shí)一相對(duì)地電容電流的三行時(shí)一相對(duì)地電容電流的三倍，為容性電流。倍，為容性電流。中性點(diǎn)不接地方式-單相接地電流 電網(wǎng)模型：假設(shè)電網(wǎng)三相對(duì)稱，忽略電網(wǎng)對(duì)地絕緣電網(wǎng)模型：假設(shè)電網(wǎng)三相對(duì)稱，忽略電網(wǎng)對(duì)地絕緣電阻，只考慮電網(wǎng)對(duì)地電容。電阻，只考慮電網(wǎng)對(duì)地電容。 電網(wǎng)正常時(shí)：三相電壓對(duì)稱，三相經(jīng)對(duì)地電容流入電網(wǎng)正常時(shí)：三相電壓對(duì)稱，三相經(jīng)對(duì)地電容流入大地的電流相量和為零大地的電流相量和為零，即沒有電流在地中流動(dòng)。即沒有電流在地中流動(dòng)

10、。各相對(duì)地電壓等于相電壓。各相對(duì)地電壓等于相電壓。 發(fā)生單相接地時(shí)，接地相對(duì)地電壓為零，而非故障發(fā)生單相接地時(shí)，接地相對(duì)地電壓為零，而非故障相對(duì)地電壓變?yōu)榫€電壓。因而容易造成兩相短路。相對(duì)地電壓變?yōu)榫€電壓。因而容易造成兩相短路。 單相接地電流單相接地電流CBCACBCACEUCjCUjCUjIII3)()(.CUIE3單相接地故障對(duì)電網(wǎng)的影響n 單相接地時(shí)，由于線電壓保持不變，使負(fù)荷電流不單相接地時(shí)，由于線電壓保持不變，使負(fù)荷電流不變，電力用戶能繼續(xù)工作，提高了供電可靠性。變，電力用戶能繼續(xù)工作，提高了供電可靠性。n 由于接地點(diǎn)的電弧或者由此產(chǎn)生的過電壓可能引起由于接地點(diǎn)的電弧或者由此產(chǎn)生的過

11、電壓可能引起故障擴(kuò)大，發(fā)展成為多相接地故障。故障擴(kuò)大，發(fā)展成為多相接地故障。n 非故障相電壓升高到線電壓，所以在這種系統(tǒng)中，非故障相電壓升高到線電壓，所以在這種系統(tǒng)中，電氣設(shè)備和線路的對(duì)地絕緣應(yīng)按能承受線電壓考慮電氣設(shè)備和線路的對(duì)地絕緣應(yīng)按能承受線電壓考慮設(shè)計(jì)，從而相應(yīng)地增加了投資。設(shè)計(jì)，從而相應(yīng)地增加了投資。n 在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，應(yīng)裝設(shè)交流絕緣監(jiān)察裝置，在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，應(yīng)裝設(shè)交流絕緣監(jiān)察裝置，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，立即發(fā)出信號(hào)。規(guī)程規(guī)定：當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，立即發(fā)出信號(hào)。規(guī)程規(guī)定：系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，繼續(xù)運(yùn)行的時(shí)間不得超過系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，繼續(xù)運(yùn)行的時(shí)間不得超過2h，并要加強(qiáng)監(jiān)

12、視。并要加強(qiáng)監(jiān)視。v由于煤礦井下巷道狹窄，空氣潮濕，電氣設(shè)備和電由于煤礦井下巷道狹窄，空氣潮濕，電氣設(shè)備和電纜的絕緣容易受潮，電纜也可能遭受脫落的巖石和纜的絕緣容易受潮，電纜也可能遭受脫落的巖石和煤塊砸壞，甚至被移動(dòng)的機(jī)器設(shè)備等擠壓。從而造煤塊砸壞，甚至被移動(dòng)的機(jī)器設(shè)備等擠壓。從而造成漏電和接地事故。據(jù)有關(guān)的統(tǒng)計(jì)資料記載，在此成漏電和接地事故。據(jù)有關(guān)的統(tǒng)計(jì)資料記載，在此情況下，情況下，80%以上的電氣短路故障都屬于單相漏電以上的電氣短路故障都屬于單相漏電和接地事故。和接地事故。v單相漏電和接地故障，有可能帶來巨大的危害，如單相漏電和接地故障，有可能帶來巨大的危害，如引起人身觸電，瓦斯煤塵爆炸和

13、電氣雷管先期爆發(fā)引起人身觸電，瓦斯煤塵爆炸和電氣雷管先期爆發(fā)事故，對(duì)通訊、控制線路產(chǎn)生電磁干擾。此外，單事故，對(duì)通訊、控制線路產(chǎn)生電磁干擾。此外，單相間歇性電弧接地還有可能產(chǎn)生過電壓。線路對(duì)地相間歇性電弧接地還有可能產(chǎn)生過電壓。線路對(duì)地電容與電感元件之間也有可能引起鐵磁諧振過電壓，電容與電感元件之間也有可能引起鐵磁諧振過電壓，使那些絕緣薄弱環(huán)節(jié)相繼擊穿。同時(shí)，單相接地電使那些絕緣薄弱環(huán)節(jié)相繼擊穿。同時(shí)，單相接地電弧又可能進(jìn)一步燒壞相間絕緣。所有這些都有可能弧又可能進(jìn)一步燒壞相間絕緣。所有這些都有可能造成相間短路，引起電纜放炮或電氣設(shè)備燒毀等嚴(yán)造成相間短路，引起電纜放炮或電氣設(shè)備燒毀等嚴(yán)重事故。

14、重事故。 單相接地對(duì)煤礦的危害單相接地對(duì)煤礦的危害 適用范圍v單相接地電流與電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)對(duì)地電容有關(guān)。單相接地電流與電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)對(duì)地電容有關(guān)。v對(duì)于短距離、電壓較低的輸電線路，因?qū)Φ仉娙菪。瑢?duì)于短距離、電壓較低的輸電線路，因?qū)Φ仉娙菪?，接地電流小，瞬時(shí)性故障往往能自動(dòng)消除，故對(duì)電網(wǎng)接地電流小，瞬時(shí)性故障往往能自動(dòng)消除，故對(duì)電網(wǎng)的危害小，對(duì)通訊線路的干擾小。對(duì)于高壓、長(zhǎng)距離的危害小，對(duì)通訊線路的干擾小。對(duì)于高壓、長(zhǎng)距離輸電線路，單相接地電流一般較大，在接地處容易發(fā)輸電線路，單相接地電流一般較大，在接地處容易發(fā)生電弧周期性的熄滅與重燃，出現(xiàn)間歇電弧，引起電生電弧周期性的熄滅與重燃，出現(xiàn)間歇電弧

15、，引起電網(wǎng)產(chǎn)生高頻振蕩，形成過電壓，可能擊穿設(shè)備絕緣，網(wǎng)產(chǎn)生高頻振蕩，形成過電壓，可能擊穿設(shè)備絕緣，造成短路故障。為了避免發(fā)生間歇電弧，要求造成短路故障。為了避免發(fā)生間歇電弧，要求6-10kV電網(wǎng)單相接地電流小于電網(wǎng)單相接地電流小于20A。v因此，中性點(diǎn)不接地方式電纜供電距離比較長(zhǎng)的煤礦因此，中性點(diǎn)不接地方式電纜供電距離比較長(zhǎng)的煤礦不適宜。不適宜。v煤礦安全規(guī)程煤礦安全規(guī)程第第457條規(guī)定：條規(guī)定： 礦井高壓電網(wǎng)，必須采取措施限制單相接礦井高壓電網(wǎng)，必須采取措施限制單相接地電容電流不超過地電容電流不超過20A。 地面變電所和井下中央變電所的高壓饋電地面變電所和井下中央變電所的高壓饋電線上，必須

16、裝設(shè)有選擇性的單相接地保護(hù)裝線上，必須裝設(shè)有選擇性的單相接地保護(hù)裝置；供移動(dòng)變電站的高壓饋電線上，必須裝置；供移動(dòng)變電站的高壓饋電線上，必須裝設(shè)有選擇性的動(dòng)作于跳閘的單相接地保護(hù)裝設(shè)有選擇性的動(dòng)作于跳閘的單相接地保護(hù)裝置。置。v中性點(diǎn)不接地的高壓電網(wǎng)，接地電流主要成中性點(diǎn)不接地的高壓電網(wǎng)，接地電流主要成分為電容電流，而礦井電網(wǎng)供電主要采用電分為電容電流，而礦井電網(wǎng)供電主要采用電纜線路，其對(duì)地電容大，造成單相接地電流纜線路，其對(duì)地電容大，造成單相接地電流大。大。v單相接地電流過大可能引起電氣火災(zāi)和電雷單相接地電流過大可能引起電氣火災(zāi)和電雷管超前引爆等事故；管超前引爆等事故；v規(guī)程規(guī)定接地網(wǎng)上任一

17、保護(hù)接地點(diǎn)的接地電規(guī)程規(guī)定接地網(wǎng)上任一保護(hù)接地點(diǎn)的接地電阻值不得超過阻值不得超過2歐姆，為保證在發(fā)生單相接歐姆，為保證在發(fā)生單相接地故障時(shí)產(chǎn)生的接地電壓不超過安全電壓系地故障時(shí)產(chǎn)生的接地電壓不超過安全電壓系列的最高值列的最高值42V，則單相接地電流應(yīng)限制在，則單相接地電流應(yīng)限制在21A以下，故規(guī)程規(guī)定高壓電網(wǎng)的單相接地以下，故規(guī)程規(guī)定高壓電網(wǎng)的單相接地電容電流不超過電容電流不超過20A； 2005版、版、2003版、版、2001版等的版等的煤礦安全規(guī)程煤礦安全規(guī)程第第457條規(guī)定：條規(guī)定：“礦井高壓電網(wǎng)，必須采取措施限制礦井高壓電網(wǎng)，必須采取措施限制單相接地電容電流不超過單相接地電容電流不超過

18、20A?！薄?而以前版本的而以前版本的煤礦安全規(guī)程煤礦安全規(guī)程是這樣描述的：是這樣描述的：“礦井高壓電網(wǎng)的單相接地電容電流不得超過礦井高壓電網(wǎng)的單相接地電容電流不得超過20 A。否則，必須采取限制措施。否則，必須采取限制措施。”。 從上述的文字描述也可以看出，對(duì)煤礦電網(wǎng)的從上述的文字描述也可以看出，對(duì)煤礦電網(wǎng)的電容電流的治理越來越受到關(guān)注。電容電流的治理越來越受到關(guān)注。電網(wǎng)對(duì)地電容電流的測(cè)量電網(wǎng)對(duì)地電容電流的測(cè)量v直接接地測(cè)量很危險(xiǎn)，對(duì)電網(wǎng)有沖擊和損壞。直接接地測(cè)量很危險(xiǎn)，對(duì)電網(wǎng)有沖擊和損壞。v經(jīng)電容接地測(cè)量也較危險(xiǎn)，電容需要最后放經(jīng)電容接地測(cè)量也較危險(xiǎn)，電容需要最后放電。測(cè)量方法：停電后在某

19、一相并入電容并電。測(cè)量方法：停電后在某一相并入電容并接地，送電后測(cè)量電容電壓接地，送電后測(cè)量電容電壓U2，已知電網(wǎng)相已知電網(wǎng)相電壓電壓U1和并聯(lián)電容和并聯(lián)電容C1，電網(wǎng)電容電網(wǎng)電容C=C1*(U1-U2)/U2 。v經(jīng)電阻接地比較安全，測(cè)量也很準(zhǔn)確。方法經(jīng)電阻接地比較安全，測(cè)量也很準(zhǔn)確。方法是首先使一出線停電，然后將某一相經(jīng)電阻是首先使一出線停電，然后將某一相經(jīng)電阻接地，最后送電。測(cè)量電網(wǎng)中性點(diǎn)對(duì)地電壓接地，最后送電。測(cè)量電網(wǎng)中性點(diǎn)對(duì)地電壓和流過電阻的電流，根據(jù)公式算出電網(wǎng)對(duì)地和流過電阻的電流，根據(jù)公式算出電網(wǎng)對(duì)地電容電流。電容電流。v測(cè)量?jī)x器測(cè)量?jī)x器3 單相接地電容電流的治理單相接地電容電流

20、的治理限制單相接地電容電流的方法主要有：限制單相接地電容電流的方法主要有：改變系統(tǒng)運(yùn)行方式改變系統(tǒng)運(yùn)行方式縮小系統(tǒng)規(guī)?？s小系統(tǒng)規(guī)模改變中性點(diǎn)接地方式改變中性點(diǎn)接地方式采用接地分流裝置采用接地分流裝置 改變系統(tǒng)運(yùn)行方式：改變系統(tǒng)運(yùn)行方式：該方法一般將系統(tǒng)運(yùn)行方式該方法一般將系統(tǒng)運(yùn)行方式由并列運(yùn)行改為分列運(yùn)行，相當(dāng)于將由并列運(yùn)行改為分列運(yùn)行，相當(dāng)于將6kV大系統(tǒng)分為大系統(tǒng)分為2個(gè)或多個(gè)小系統(tǒng)，一般適用于電網(wǎng)規(guī)模不大，且從個(gè)或多個(gè)小系統(tǒng)，一般適用于電網(wǎng)規(guī)模不大，且從經(jīng)濟(jì)上考慮具備分列運(yùn)行條件的系統(tǒng)。經(jīng)濟(jì)上考慮具備分列運(yùn)行條件的系統(tǒng)。 縮小系統(tǒng)規(guī)模：縮小系統(tǒng)規(guī)模：該方法采用該方法采用6kV隔離變壓器，

21、隔離變壓器，將將6kV大系統(tǒng)從根本上分隔為多個(gè)接地小系統(tǒng)，該大系統(tǒng)從根本上分隔為多個(gè)接地小系統(tǒng)，該方法因?yàn)椴捎梅椒ㄒ驗(yàn)椴捎?kV隔離變壓器，造價(jià)較高，損耗加隔離變壓器，造價(jià)較高，損耗加大，且系統(tǒng)的運(yùn)行方式不靈活，同時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)構(gòu)大，且系統(tǒng)的運(yùn)行方式不靈活，同時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜化。造復(fù)雜化。治理方法綜述 采用接地分流裝置：采用接地分流裝置：接地分流裝置從嚴(yán)格接地分流裝置從嚴(yán)格意義上講并非一種完善的治理方案，它的主要意義上講并非一種完善的治理方案，它的主要作用僅是在發(fā)生單相電弧接地時(shí)，利用并聯(lián)分作用僅是在發(fā)生單相電弧接地時(shí)，利用并聯(lián)分流原理，將不可控的接地點(diǎn)變?yōu)閷?shí)接地點(diǎn)，使流原理，將不可控的接地

22、點(diǎn)變?yōu)閷?shí)接地點(diǎn)，使故障接地點(diǎn)的電弧熄滅，但系統(tǒng)單相接地電容故障接地點(diǎn)的電弧熄滅，但系統(tǒng)單相接地電容電流值并未減?。环至餮b置對(duì)系統(tǒng)發(fā)生金屬性電流值并未減?。环至餮b置對(duì)系統(tǒng)發(fā)生金屬性接地不起作用，對(duì)電容電流危害的治理僅起到接地不起作用，對(duì)電容電流危害的治理僅起到部分作用；因此該方法不符合部分作用；因此該方法不符合煤礦安全規(guī)程煤礦安全規(guī)程要求，同時(shí)該方法安全性較差，不建議采用要求，同時(shí)該方法安全性較差，不建議采用。治理方法綜述(介紹一篇文章介紹一篇文章)治理方法綜述不符合不符合煤炭安全規(guī)程煤炭安全規(guī)程的要求；的要求； 接地點(diǎn)的電流很難控制在治理接地點(diǎn)的電流很難控制在治理要求達(dá)到的殘流要求達(dá)到的殘流5

23、A以下以下 ；選線困難；選線困難； 對(duì)抑制間歇性電弧接地過電壓效果差對(duì)抑制間歇性電弧接地過電壓效果差 會(huì)使非故障相電壓無論在發(fā)生何種會(huì)使非故障相電壓無論在發(fā)生何種接地故障時(shí)都上升為線電壓，對(duì)電接地故障時(shí)都上升為線電壓，對(duì)電纜絕緣構(gòu)成威脅纜絕緣構(gòu)成威脅 ；接地分流裝置鑒相錯(cuò)誤時(shí)，容易造接地分流裝置鑒相錯(cuò)誤時(shí)，容易造成事故擴(kuò)大成事故擴(kuò)大 。治理方法綜述 改變中性點(diǎn)接地方式：改變中性點(diǎn)接地方式：即將中性點(diǎn)不接即將中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)改造為中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，地系統(tǒng)改造為中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，利用消弧線圈產(chǎn)生的電感電流抵消系統(tǒng)的單利用消弧線圈產(chǎn)生的電感電流抵消系統(tǒng)的單相接地電容電流，從根本上使接

24、地故障點(diǎn)的相接地電容電流，從根本上使接地故障點(diǎn)的接地電流減小。隨著技術(shù)的發(fā)展，目前自動(dòng)接地電流減小。隨著技術(shù)的發(fā)展，目前自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈技術(shù)已經(jīng)成熟，將中性點(diǎn)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈技術(shù)已經(jīng)成熟，將中性點(diǎn)接地方式由中性點(diǎn)不接地改造為中性點(diǎn)經(jīng)消接地方式由中性點(diǎn)不接地改造為中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地是治理電容電流超標(biāo)的最有效解弧線圈接地是治理電容電流超標(biāo)的最有效解決方法。決方法。4 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地v原理：?jiǎn)蜗嘟拥仉娏髦饕请娙蓦娏鳌Ｈ绻軌蛟谠恚簡(jiǎn)蜗嘟拥仉娏髦饕请娙蓦娏?。如果能夠在發(fā)生單相接地時(shí)部分或全部抵消掉電容電流，則單發(fā)生單相接地時(shí)部分或全部抵消掉電容電流，則單相接地電流

25、將大減小。方法就是在中性點(diǎn)處加入消相接地電流將大減小。方法就是在中性點(diǎn)處加入消弧線圈?；【€圈。v消弧線圈的工作原理：消弧線圈是一個(gè)具有鐵芯的消弧線圈的工作原理：消弧線圈是一個(gè)具有鐵芯的可調(diào)電感線圈，線圈的電阻很?。ㄏ墓β市。烧{(diào)電感線圈，線圈的電阻很小（消耗功率?。?，電抗很大（保證對(duì)地絕緣水平），電抗值可用改變電抗很大（保證對(duì)地絕緣水平），電抗值可用改變線圈的匝數(shù)來調(diào)節(jié)。線圈的匝數(shù)來調(diào)節(jié)。v發(fā)生單相接地故障時(shí)，通過消弧線圈使接地處流過發(fā)生單相接地故障時(shí)，通過消弧線圈使接地處流過一個(gè)與容性接地電流相反的感性電流，從而減小、一個(gè)與容性接地電流相反的感性電流，從而減小、甚至抵消接地電流，消除接地

26、電弧引發(fā)的問題，提甚至抵消接地電流，消除接地電弧引發(fā)的問題，提高供電可靠性。高供電可靠性。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地情況中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地情況中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)電流向量圖中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)電流向量圖v電容接地電流電容接地電流v消弧線圈流過的電流消弧線圈流過的電流v完全補(bǔ)償?shù)臈l件完全補(bǔ)償?shù)臈l件v即有：即有：cULIBCACII.CBCACBCACECUjUUCjIII3)()(.LUjjXUICLCL0LEII231CL消弧線圈的補(bǔ)償方式消弧線圈的補(bǔ)償方式v完全補(bǔ)償完全補(bǔ)償v消弧線圈提供的電感電流等于接地電容電流，接地處電流為消弧線圈提供的電感電流等于接地電容電流，接地處電流為0。v易滿足諧

27、振條件，形成串聯(lián)諧振，產(chǎn)生過電壓。易滿足諧振條件，形成串聯(lián)諧振，產(chǎn)生過電壓。v欠補(bǔ)償欠補(bǔ)償v電感電流小于接地電容電流，單相接地時(shí)接地電流為容性。電感電流小于接地電容電流，單相接地時(shí)接地電流為容性。v因線路停電或系統(tǒng)頻率降低等原因使接地電流減少，可能出因線路停電或系統(tǒng)頻率降低等原因使接地電流減少，可能出現(xiàn)完全補(bǔ)償。故一般也不采用?，F(xiàn)完全補(bǔ)償。故一般也不采用。v過補(bǔ)償過補(bǔ)償v電感電流大于接地電流，單相接地電流為感性。電感電流大于接地電流，單相接地電流為感性。v過補(bǔ)償方式在電網(wǎng)中得到廣泛使用。但過補(bǔ)償程度要合適過補(bǔ)償方式在電網(wǎng)中得到廣泛使用。但過補(bǔ)償程度要合適.v自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償v 單片機(jī)或

28、微機(jī)控制單片機(jī)或微機(jī)控制中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的適用范圍中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的適用范圍中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)與不接地系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)與不接地系統(tǒng)同樣有著在發(fā)生單相接地故障時(shí)，可繼續(xù)供同樣有著在發(fā)生單相接地故障時(shí)，可繼續(xù)供電電2小時(shí)，提高供電可靠性小時(shí)，提高供電可靠性.電氣設(shè)備和線路的對(duì)地絕緣應(yīng)按線電壓考電氣設(shè)備和線路的對(duì)地絕緣應(yīng)按線電壓考慮慮.中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地后，能有效地減少中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地后，能有效地減少單相接地故障時(shí)接地處的電流，迅速熄滅接單相接地故障時(shí)接地處的電流，迅速熄滅接地處電弧，防止間歇性電弧接地時(shí)所產(chǎn)生的地處電弧，防止間歇性電弧接地時(shí)所產(chǎn)生的過電壓，故

29、廣泛應(yīng)用在不適合采用中性點(diǎn)不過電壓，故廣泛應(yīng)用在不適合采用中性點(diǎn)不接地的接地的3-35kV系統(tǒng)系統(tǒng)。 自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償?shù)南【€圈可以實(shí)時(shí)自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償?shù)南【€圈可以實(shí)時(shí)跟蹤電網(wǎng)系統(tǒng)單相接地電容電流變化情跟蹤電網(wǎng)系統(tǒng)單相接地電容電流變化情況，調(diào)節(jié)出不同的感性電流進(jìn)行補(bǔ)償，況，調(diào)節(jié)出不同的感性電流進(jìn)行補(bǔ)償，高壓電網(wǎng)單相接地電流主要是電容電流，高壓電網(wǎng)單相接地電流主要是電容電流，因此可使故障點(diǎn)的單相接地電流減小到因此可使故障點(diǎn)的單相接地電流減小到最小。最小。自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈原理自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈原理自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈分類自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈分類按調(diào)節(jié)原理：按調(diào)節(jié)原理：預(yù)調(diào)式：預(yù)調(diào)式：是指電網(wǎng)無接地

30、故障情況下，消弧線圈預(yù)先是指電網(wǎng)無接地故障情況下，消弧線圈預(yù)先自動(dòng)調(diào)諧到合理補(bǔ)償位置。一般需加裝阻尼電阻，以自動(dòng)調(diào)諧到合理補(bǔ)償位置。一般需加裝阻尼電阻，以保證中性點(diǎn)位移電壓不大于額定相電壓的保證中性點(diǎn)位移電壓不大于額定相電壓的15。隨調(diào)式：隨調(diào)式：是指電網(wǎng)無接地故障情況下，消弧線圈處于是指電網(wǎng)無接地故障情況下，消弧線圈處于欠補(bǔ)償狀態(tài)，在電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，消弧線圈欠補(bǔ)償狀態(tài)，在電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，消弧線圈自動(dòng)調(diào)諧到合理補(bǔ)償位置。不需阻尼電阻，但接地瞬自動(dòng)調(diào)諧到合理補(bǔ)償位置。不需阻尼電阻，但接地瞬間無法達(dá)到全補(bǔ)償。間無法達(dá)到全補(bǔ)償。按調(diào)節(jié)方法：按調(diào)節(jié)方法：有檔調(diào)節(jié)：有檔調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)精度低，

31、殘流大，一般有調(diào)匝式、調(diào)調(diào)節(jié)精度低，殘流大，一般有調(diào)匝式、調(diào)容式。容式。無級(jí)調(diào)節(jié)：無級(jí)調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)精度高，殘流小，一般有調(diào)感式、偏調(diào)節(jié)精度高，殘流小，一般有調(diào)感式、偏磁式。磁式。常用的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈形式：常用的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈形式：v調(diào)匝式調(diào)匝式v調(diào)氣隙式（動(dòng)鐵式）調(diào)氣隙式（動(dòng)鐵式）v偏磁式（直流助磁式）偏磁式（直流助磁式）v磁閥式磁閥式v調(diào)容式調(diào)容式v調(diào)感式調(diào)感式 XBSG系列自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈是中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電氣安系列自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈是中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電氣安全與智能電氣研究所在國(guó)家全與智能電氣研究所在國(guó)家“七五七五”攻關(guān)項(xiàng)目研究基礎(chǔ)上自主攻關(guān)項(xiàng)目研究基礎(chǔ)上自主開發(fā)的產(chǎn)品，申請(qǐng)了三相

32、五柱式消弧線圈專利，并獲得煤炭部開發(fā)的產(chǎn)品，申請(qǐng)了三相五柱式消弧線圈專利，并獲得煤炭部二等獎(jiǎng)、教育部三等獎(jiǎng)等榮譽(yù)，由徐州和緯信電科技有限公司二等獎(jiǎng)、教育部三等獎(jiǎng)等榮譽(yù)，由徐州和緯信電科技有限公司獨(dú)家生產(chǎn)，現(xiàn)已得到廣泛應(yīng)用。獨(dú)家生產(chǎn)，現(xiàn)已得到廣泛應(yīng)用。 該系列消弧線圈采用該系列消弧線圈采用預(yù)調(diào)式預(yù)調(diào)式調(diào)節(jié)原理，調(diào)節(jié)原理，調(diào)感式無級(jí)調(diào)感式無級(jí)調(diào)節(jié)方調(diào)節(jié)方法，干式法，干式H級(jí)絕緣結(jié)構(gòu)，單柜室內(nèi)安裝。級(jí)絕緣結(jié)構(gòu)，單柜室內(nèi)安裝。額定電流（A）額定電壓（V）干式結(jié)構(gòu)三相自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈XBSG-6(10)/50構(gòu)成：三相五柱干式消構(gòu)成：三相五柱干式消弧線圈弧線圈1臺(tái)、低壓電抗臺(tái)、低壓電抗器器2臺(tái)、阻尼

33、電阻箱臺(tái)、阻尼電阻箱1臺(tái)、臺(tái)、控制器控制器1臺(tái)、控制器附臺(tái)、控制器附件件1套、高壓開關(guān)柜殼套、高壓開關(guān)柜殼體及附件體及附件1套。套。型號(hào)含義型號(hào)含義 XBSG系列消弧線圈工作原理圖系列消弧線圈工作原理圖L：三相五柱消弧線圈；：三相五柱消弧線圈；L1、L2：低壓電抗器；：低壓電抗器；RL:阻尼電阻阻尼電阻 SCR1SCR4: 可控硅；可控硅；KM：低壓交流接觸器主觸點(diǎn)：低壓交流接觸器主觸點(diǎn) SCR1 SCR2 RL KM L IL L1 A B C L2 SCR3SCR4 二二 選擇性漏電保護(hù)選擇性漏電保護(hù) 1、問題的提出、問題的提出 目前目前610kV電網(wǎng)的接地保護(hù)多采用零序電流、電網(wǎng)的接地保

34、護(hù)多采用零序電流、零序無功功率方向等的保護(hù)原理。零序無功功率方向等的保護(hù)原理。 其中零序電流原理是基于故障線路零序電流大其中零序電流原理是基于故障線路零序電流大于非故障線路零序電流的特點(diǎn)，區(qū)分出故障和非故于非故障線路零序電流的特點(diǎn)，區(qū)分出故障和非故障元件，從而構(gòu)成接地保護(hù)。障元件，從而構(gòu)成接地保護(hù)。 零序無功功率方向原理是利用故障線路零序電零序無功功率方向原理是利用故障線路零序電流（線路流向母線）滯后零序電壓流（線路流向母線）滯后零序電壓90 、非故障線路、非故障線路零序電流（母線流向線路）超前零序電壓零序電流（母線流向線路）超前零序電壓90 的特的特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。由于這一原理對(duì)零序電流的大小要求

35、降點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。由于這一原理對(duì)零序電流的大小要求降低，使之在實(shí)際電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用，但其對(duì)零序低，使之在實(shí)際電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用，但其對(duì)零序電流互感器的角特性要求較高。電流互感器的角特性要求較高。00 當(dāng)電網(wǎng)中性點(diǎn)由不接地變?yōu)榻?jīng)消弧線圈接地后，當(dāng)電網(wǎng)中性點(diǎn)由不接地變?yōu)榻?jīng)消弧線圈接地后，電網(wǎng)的零序電流方向發(fā)生了根本性變化，原有中性電網(wǎng)的零序電流方向發(fā)生了根本性變化，原有中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的無功功率方向型選線裝置失效；目點(diǎn)不接地系統(tǒng)的無功功率方向型選線裝置失效；目前盡管個(gè)別單位已研制出了基于高次諧波的選擇性前盡管個(gè)別單位已研制出了基于高次諧波的選擇性漏電保護(hù)裝置（僅可用于礦井地面變電所），但由漏電保護(hù)裝置

36、（僅可用于礦井地面變電所），但由于其原理的局限性，在使用中往往出現(xiàn)靈敏度低、于其原理的局限性，在使用中往往出現(xiàn)靈敏度低、拒動(dòng)、誤動(dòng)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了礦井供電的可靠性、拒動(dòng)、誤動(dòng)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了礦井供電的可靠性、安全性。安全性。 采用適合于我國(guó)礦井采用適合于我國(guó)礦井6kV電網(wǎng)消弧線圈接地系電網(wǎng)消弧線圈接地系統(tǒng)的選擇性漏電保護(hù)新原理，并據(jù)此對(duì)現(xiàn)有的各種統(tǒng)的選擇性漏電保護(hù)新原理，并據(jù)此對(duì)現(xiàn)有的各種漏電保護(hù)裝置進(jìn)行全面的技術(shù)改造，構(gòu)成完善的三漏電保護(hù)裝置進(jìn)行全面的技術(shù)改造，構(gòu)成完善的三級(jí)漏電保護(hù)系統(tǒng)，確保礦井電網(wǎng)安全、可靠運(yùn)行，級(jí)漏電保護(hù)系統(tǒng)，確保礦井電網(wǎng)安全、可靠運(yùn)行，是非常必要的。是非常必要的。 v

37、煤礦安全規(guī)程煤礦安全規(guī)程第第457條規(guī)定：條規(guī)定： 礦井高壓電網(wǎng)，必須采取措施限制單相接礦井高壓電網(wǎng)，必須采取措施限制單相接地電容電流不超過地電容電流不超過20A。 地面變電所和井下中央變電所的高壓饋電地面變電所和井下中央變電所的高壓饋電線上，必須裝線上，必須裝設(shè)有選擇性的單相接地保護(hù)裝設(shè)有選擇性的單相接地保護(hù)裝置置；供移動(dòng)變電站的高壓饋電線上，必須裝；供移動(dòng)變電站的高壓饋電線上，必須裝設(shè)有選擇性的動(dòng)作于跳閘的單相接地保護(hù)裝設(shè)有選擇性的動(dòng)作于跳閘的單相接地保護(hù)裝置置。2、單相接地分析、單相接地分析 首先分析一下電網(wǎng)發(fā)生單相接地（包括直接接地和經(jīng)一首先分析一下電網(wǎng)發(fā)生單相接地（包括直接接地和經(jīng)一

38、過渡電阻接地）故障時(shí)，電網(wǎng)零序電壓及零序電流的分布情過渡電阻接地）故障時(shí)，電網(wǎng)零序電壓及零序電流的分布情況。況。v中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)發(fā)生單相經(jīng)電阻接地等效電路如上頁圖所中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)發(fā)生單相經(jīng)電阻接地等效電路如上頁圖所示，由于示，由于A相對(duì)地經(jīng)電阻相對(duì)地經(jīng)電阻RE接地（接地（ RE=0為直接接地），破壞為直接接地），破壞了原電網(wǎng)對(duì)地阻抗的對(duì)稱性，使電源的中性點(diǎn)對(duì)地電壓不再了原電網(wǎng)對(duì)地阻抗的對(duì)稱性，使電源的中性點(diǎn)對(duì)地電壓不再為零，假設(shè)中性點(diǎn)對(duì)地電壓為為零，假設(shè)中性點(diǎn)對(duì)地電壓為UN，并忽略線路的阻抗，則電，并忽略線路的阻抗，則電網(wǎng)每相對(duì)地電壓為：網(wǎng)每相對(duì)地電壓為：v通過每相對(duì)地電容通過每相對(duì)地電容

39、C和接地電阻和接地電阻RE的電流之和為零，即：的電流之和為零，即：v根據(jù)對(duì)稱分量法的原理，實(shí)際上根據(jù)對(duì)稱分量法的原理，實(shí)際上UN就是零序電壓就是零序電壓U0 ，則：，則： NCCNBBNAAUUUUUUUUU0)(3)(ENANEACBARUUUCjRUUUUCjEACRjUU310 由于只有零序電流可以流入大地，和接地故由于只有零序電流可以流入大地，和接地故障點(diǎn)構(gòu)成回路，總的零序電流之和就等于流過接地障點(diǎn)構(gòu)成回路，總的零序電流之和就等于流過接地電阻的電流電阻的電流IE，方向相反。上頁圖是將電網(wǎng)所有支，方向相反。上頁圖是將電網(wǎng)所有支路的對(duì)地電容用集中的電容表示，而我們更關(guān)心的路的對(duì)地電容用集中

40、的電容表示，而我們更關(guān)心的是每條支路零序電流及其方向，下圖為電網(wǎng)發(fā)生單是每條支路零序電流及其方向，下圖為電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)的零序等效電路。相接地故障時(shí)的零序等效電路。 從圖中可以看出，流過故障支路零序從圖中可以看出，流過故障支路零序電流互感器（電流互感器（LH1）的零序電流是所有非）的零序電流是所有非故障支路零序電流之和，方向是由支路指故障支路零序電流之和，方向是由支路指向母線，流過非故障支路零序電流互感器向母線，流過非故障支路零序電流互感器（LH2、LH3）的零序電流就是本支路的）的零序電流就是本支路的零序電流，方向是由母線指向支路。故障零序電流，方向是由母線指向支路。故障支路零序電壓、

41、零序電流的矢量如下頁圖支路零序電壓、零序電流的矢量如下頁圖所示。所示。 單相接地故障時(shí)的零序等效網(wǎng)絡(luò)及其相量圖單相接地故障時(shí)的零序等效網(wǎng)絡(luò)及其相量圖a)零序等效網(wǎng)絡(luò)零序等效網(wǎng)絡(luò) b)相量圖相量圖v對(duì)中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)的，顯然，通過零序電流的大小和方向?qū)χ行渣c(diǎn)不接地電網(wǎng)的，顯然，通過零序電流的大小和方向是很容易區(qū)分故障支路和非故障支路的，即流過故障支路零是很容易區(qū)分故障支路和非故障支路的，即流過故障支路零序電流互感器的零序電流大于流過非故障支路零序電流互感序電流互感器的零序電流大于流過非故障支路零序電流互感器的零序電流，方向正好相反。器的零序電流，方向正好相反。v中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電網(wǎng)發(fā)生單相

42、接地故障，就相當(dāng)于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障，就相當(dāng)于流過流過故障支路故障支路零序電流互感器的零序電流中增加了一電感性零序電流互感器的零序電流中增加了一電感性電流，方向由支路指向母線，其矢量關(guān)系（過補(bǔ)償）如下圖電流，方向由支路指向母線，其矢量關(guān)系（過補(bǔ)償）如下圖所示。所示。 從矢量圖可看出，由于消弧線圈電感電流的從矢量圖可看出，由于消弧線圈電感電流的加入，使流過故障支路零序電流互感器的電流性加入，使流過故障支路零序電流互感器的電流性質(zhì)變得不確定。即此時(shí)流過故障支路零序電流互質(zhì)變得不確定。即此時(shí)流過故障支路零序電流互感器的電流由原來的電容性電流變成：電感性電感器的電流由原來的電容

43、性電流變成：電感性電流（過補(bǔ)償）或者電容性電流但幅值減?。ㄇ费a(bǔ)流（過補(bǔ)償）或者電容性電流但幅值減?。ㄇ费a(bǔ)償）或者電阻性電流（即非故障支路對(duì)地絕緣電償）或者電阻性電流（即非故障支路對(duì)地絕緣電阻電流之和也非常?。喝a(bǔ)償）。阻電流之和也非常?。喝a(bǔ)償）。 顯然，用前面的零序電流原理、零序電流功顯然，用前面的零序電流原理、零序電流功率方向原理來區(qū)別故障支路與非故障支路是不行率方向原理來區(qū)別故障支路與非故障支路是不行的，給接地保護(hù)帶來困難。的，給接地保護(hù)帶來困難。3、其他類型的接地保護(hù)原理、其他類型的接地保護(hù)原理（1）首半波保護(hù)原理）首半波保護(hù)原理 解決中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)的接地保護(hù)問題，可解決中性

44、點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)的接地保護(hù)問題，可利用接地故障發(fā)生瞬間的利用接地故障發(fā)生瞬間的暫態(tài)電流暫態(tài)電流來實(shí)現(xiàn)接地保護(hù)，即首半來實(shí)現(xiàn)接地保護(hù)，即首半波原理。該原理是基于接地故障發(fā)生在相電壓接近最大值瞬波原理。該原理是基于接地故障發(fā)生在相電壓接近最大值瞬間這一間這一假設(shè)假設(shè)而提出的。當(dāng)相電壓接近最大值時(shí)，若發(fā)生接地而提出的。當(dāng)相電壓接近最大值時(shí)，若發(fā)生接地故障，則故障相電容通過故障線路向故障點(diǎn)放電，故障線路故障，則故障相電容通過故障線路向故障點(diǎn)放電，故障線路電感和分布電容使電流具有衰減振蕩性。對(duì)于中性點(diǎn)經(jīng)消弧電感和分布電容使電流具有衰減振蕩性。對(duì)于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，由于暫態(tài)電感電流的最大值應(yīng)出

45、現(xiàn)在接地故線圈接地系統(tǒng)，由于暫態(tài)電感電流的最大值應(yīng)出現(xiàn)在接地故障發(fā)生在相電壓經(jīng)過零值的瞬間，而接地故障發(fā)生在相電壓障發(fā)生在相電壓經(jīng)過零值的瞬間，而接地故障發(fā)生在相電壓接近最大值瞬間時(shí)，消弧線圈中的暫態(tài)電感電流接近于零，接近最大值瞬間時(shí)，消弧線圈中的暫態(tài)電感電流接近于零，其過渡過程與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的近似相同，故可利用故障其過渡過程與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的近似相同，故可利用故障線路中故障后暫態(tài)零序電流第一個(gè)周期的首半波與非故障線線路中故障后暫態(tài)零序電流第一個(gè)周期的首半波與非故障線路相反的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)。路相反的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)。 從上述此原理的工作特點(diǎn)可知，根據(jù)首半波從上述此原理的工作特點(diǎn)可知

46、，根據(jù)首半波保護(hù)原理工作的接地選線裝置，顯然不能反映相保護(hù)原理工作的接地選線裝置，顯然不能反映相電壓較低電壓較低(非峰值非峰值)時(shí)的接地故障，且受接地故障時(shí)的接地故障，且受接地故障點(diǎn)過渡電阻影響較大，同時(shí)也存在工作死區(qū)。加點(diǎn)過渡電阻影響較大，同時(shí)也存在工作死區(qū)。加上不同的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，時(shí)間常數(shù)各不相同，接地暫上不同的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，時(shí)間常數(shù)各不相同，接地暫態(tài)過程的振蕩頻率等特性也必然不同，從而使首態(tài)過程的振蕩頻率等特性也必然不同，從而使首半波的時(shí)間寬度各不相同。因此，利用此原理構(gòu)半波的時(shí)間寬度各不相同。因此，利用此原理構(gòu)成的保護(hù)裝置，其適用范圍受到限制。此類裝置成的保護(hù)裝置，其適用范圍受到限制。此類裝置

47、的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行也證明，其選擇性能較差，目前已經(jīng)的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行也證明，其選擇性能較差，目前已經(jīng)很少使用。很少使用。 （2）諧波電流方向保護(hù)原理）諧波電流方向保護(hù)原理 解決中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)的接地保護(hù)問解決中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)的接地保護(hù)問題，另一種方法是采用高次諧波零序電流方向的保題，另一種方法是采用高次諧波零序電流方向的保護(hù)原理。因?yàn)殡娋W(wǎng)電源電壓中不僅有基波，而且存護(hù)原理。因?yàn)殡娋W(wǎng)電源電壓中不僅有基波，而且存在一定的高次諧波，對(duì)高次諧波來講，消弧線圈的在一定的高次諧波，對(duì)高次諧波來講，消弧線圈的感抗將增加，電網(wǎng)對(duì)地電容的容抗將減小，如感抗將增加，電網(wǎng)對(duì)地電容的容抗將減小，如5次次諧波的感抗將增

48、加諧波的感抗將增加5倍，容抗將降低倍，容抗將降低5倍，所以，高倍，所以，高次諧波的零序電流中電容電流遠(yuǎn)大于電感電流，其次諧波的零序電流中電容電流遠(yuǎn)大于電感電流，其電感電流可以忽略，也就是說，對(duì)高次諧波來將，電感電流可以忽略，也就是說，對(duì)高次諧波來將，電網(wǎng)相當(dāng)于未接入消弧線圈一樣，就可用高次諧波電網(wǎng)相當(dāng)于未接入消弧線圈一樣，就可用高次諧波零序電流的大小和方向來區(qū)分故障支路與非故障支零序電流的大小和方向來區(qū)分故障支路與非故障支路，實(shí)現(xiàn)選擇性接地保護(hù)。但是，這種保護(hù)原理也路，實(shí)現(xiàn)選擇性接地保護(hù)。但是，這種保護(hù)原理也有一定的不足。有一定的不足。 由于由于5次或次或7次諧波的含量相對(duì)基波而言要次諧波的含

49、量相對(duì)基波而言要小得多，且各電網(wǎng)的諧波含量大小不一（如對(duì)小得多，且各電網(wǎng)的諧波含量大小不一（如對(duì)某礦某礦6 kV電網(wǎng)零序電流諧波成分的實(shí)測(cè)，其電網(wǎng)零序電流諧波成分的實(shí)測(cè)，其5次與次與7次諧波成分相近，為次諧波成分相近，為1.121.78，故，故以此原理構(gòu)成的保護(hù)其零序電壓動(dòng)作值往往很以此原理構(gòu)成的保護(hù)其零序電壓動(dòng)作值往往很高，靈敏度較低，在接地點(diǎn)存在一定過渡電阻高，靈敏度較低，在接地點(diǎn)存在一定過渡電阻值時(shí)將出現(xiàn)拒動(dòng)現(xiàn)象。值時(shí)將出現(xiàn)拒動(dòng)現(xiàn)象。（3）注入法原理）注入法原理 通過運(yùn)行中的電壓互感器向接地線注入通過運(yùn)行中的電壓互感器向接地線注入信號(hào)，利用信號(hào)尋蹤原理，實(shí)現(xiàn)接地選線。信號(hào)，利用信號(hào)尋蹤原

50、理，實(shí)現(xiàn)接地選線。 適用于各種接地系統(tǒng)，但需在電網(wǎng)中注適用于各種接地系統(tǒng)，但需在電網(wǎng)中注入信號(hào)且受電網(wǎng)出線均勻程度和諧波含量影入信號(hào)且受電網(wǎng)出線均勻程度和諧波含量影響響 。 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并（串）電阻接地的電網(wǎng)發(fā)生（串）電阻接地的電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障，就相當(dāng)于流單相接地故障，就相當(dāng)于流過故障支路零序電流互感器過故障支路零序電流互感器的零序電流中增加了一的零序電流中增加了一電感電感性電流性電流和一和一電阻性電流電阻性電流，方，方向由支路指向母線，其矢量向由支路指向母線，其矢量關(guān)系如右圖所示。關(guān)系如右圖所示。（4）零序電流有功分量原理）零序電流有功分量原理 由于電阻電流的加入，

51、使流過故障支路零序電流互由于電阻電流的加入，使流過故障支路零序電流互感器的電流同流過非故障支路零序電流互感器的電流拉開感器的電流同流過非故障支路零序電流互感器的電流拉開一定的角度，特別需要注意的是在忽略了各支路對(duì)地絕緣一定的角度，特別需要注意的是在忽略了各支路對(duì)地絕緣電阻的影響時(shí)，流過非故障支路零序電流互感器的電流在電阻的影響時(shí)，流過非故障支路零序電流互感器的電流在零序電壓上的投影等于零，而流過故障支路零序電流互感零序電壓上的投影等于零，而流過故障支路零序電流互感器的電流在零序電壓上的投影等于與消弧線圈并聯(lián)的電阻器的電流在零序電壓上的投影等于與消弧線圈并聯(lián)的電阻中的電流，但是，方向是零序電壓的

52、負(fù)方向。這樣就可以中的電流，但是，方向是零序電壓的負(fù)方向。這樣就可以方便地計(jì)算出這一電阻電流：方便地計(jì)算出這一電阻電流： 上式中上式中為零序電流超前零序電壓的角度。這樣根據(jù)為零序電流超前零序電壓的角度。這樣根據(jù)IRL就可很方便地區(qū)分故障支路與非故障支路，實(shí)現(xiàn)選擇就可很方便地區(qū)分故障支路與非故障支路，實(shí)現(xiàn)選擇性接地保護(hù)。此即性接地保護(hù)。此即零序電流有功分量原理零序電流有功分量原理。該原理可以較。該原理可以較好地適用于不同中性點(diǎn)接地方式電網(wǎng)的接地選線保護(hù)。好地適用于不同中性點(diǎn)接地方式電網(wǎng)的接地選線保護(hù)。 cos1LHRLIIWLD系列小電流接地系統(tǒng)微機(jī)選線系列小電流接地系統(tǒng)微機(jī)選線 WLD系列小電

53、流接地系統(tǒng)微機(jī)選線裝置系列小電流接地系統(tǒng)微機(jī)選線裝置采用基波選線原理，在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)采采用基波選線原理，在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)采用無功功率方向型原理，群體比幅選線方案；用無功功率方向型原理，群體比幅選線方案；在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并或串電阻接地系統(tǒng)，在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并或串電阻接地系統(tǒng)，選用有功功率方向型原理，群體比幅選線方選用有功功率方向型原理，群體比幅選線方案。案。 為保證選線的準(zhǔn)確率，該裝置配套使用為保證選線的準(zhǔn)確率，該裝置配套使用了專利產(chǎn)品了專利產(chǎn)品FLH0-2型零序電流互感器，從信型零序電流互感器，從信號(hào)取樣來保證原理實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)確性，由于基波號(hào)取樣來保證原理實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)確性，由于基波信號(hào)強(qiáng)，其

54、選線的靈敏度也較高。信號(hào)強(qiáng)，其選線的靈敏度也較高。煤礦高壓電網(wǎng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式及漏電保護(hù)煤礦高壓電網(wǎng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式及漏電保護(hù)l 中性點(diǎn)運(yùn)行方式中性點(diǎn)運(yùn)行方式l 單相接地的危害單相接地的危害l 電容電流的治理電容電流的治理l 消弧線圈的調(diào)節(jié)原理消弧線圈的調(diào)節(jié)原理l 高壓漏電保護(hù)高壓漏電保護(hù)總總 結(jié)結(jié)專題二專題二煤礦電網(wǎng)的安全運(yùn)行煤礦電網(wǎng)的安全運(yùn)行 煤礦供電系統(tǒng)的特點(diǎn)煤礦供電系統(tǒng)的特點(diǎn) 煤礦供電系統(tǒng)存在的問題煤礦供電系統(tǒng)存在的問題 繼電保護(hù)繼電保護(hù) 井下配電自動(dòng)化井下配電自動(dòng)化 煤礦電網(wǎng)安全分析煤礦電網(wǎng)安全分析一、煤礦高壓供電系統(tǒng)一、煤礦高壓供電系統(tǒng)1礦井對(duì)供電的要求礦井對(duì)供電的要求 煤礦企業(yè)為

55、電能的重要用戶。由于煤礦生產(chǎn)的特殊性，煤礦企業(yè)為電能的重要用戶。由于煤礦生產(chǎn)的特殊性，在供電上要求更為嚴(yán)格。其主要要求如下：在供電上要求更為嚴(yán)格。其主要要求如下：1）供電可靠）供電可靠 2）供電安全）供電安全 3）保證充足的供電量）保證充足的供電量 4）技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理）技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理 2礦井電壓等級(jí)礦井電壓等級(jí)電壓等級(jí)電壓等級(jí)用途用途交交流流電電36V36V127V127V220V220V380V380V660V660V1140V1140V3 3、6 6、10kV10kV3535、60kV60kV110110、220220、330kV330kV以以上上礦用低壓隔爆磁力起動(dòng)器的控礦用低壓隔爆磁力起動(dòng)

56、器的控制回路及信號(hào)回路制回路及信號(hào)回路井下照明、信號(hào)、煤電鉆井下照明、信號(hào)、煤電鉆地面照明、低壓動(dòng)力地面照明、低壓動(dòng)力地面或井下低壓動(dòng)力地面或井下低壓動(dòng)力井下低壓動(dòng)力井下低壓動(dòng)力采區(qū)大型采煤機(jī)組等采區(qū)大型采煤機(jī)組等大型機(jī)械的電動(dòng)機(jī)或輸電大型機(jī)械的電動(dòng)機(jī)或輸電高壓輸電高壓輸電超高壓輸電超高壓輸電直直流流電電110110、220220、440V440V250250、550V550V4040、8080、110110、120V120V2.52.5、4V4V一般動(dòng)力一般動(dòng)力架線式電機(jī)車架線式電機(jī)車蓄電池電機(jī)車蓄電池電機(jī)車礦燈礦燈3 3 礦井供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)礦井供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)v礦井供電方式的決定因素礦井供電

57、方式的決定因素v礦區(qū)范圍礦區(qū)范圍v采用機(jī)械化方式采用機(jī)械化方式v礦層結(jié)構(gòu)礦層結(jié)構(gòu)v采煤方法采煤方法v礦層埋藏深淺礦層埋藏深淺v井下涌水量大小井下涌水量大小v典型供電方式：典型供電方式：深井、淺井、平硐深井、淺井、平硐三種三種電力網(wǎng)電力網(wǎng)深井供電深井供電中央變電所中央變電所4 4 礦井變電所及工作面配電點(diǎn)礦井變電所及工作面配電點(diǎn) v地面變電所地面變電所v井下中央變電所井下中央變電所 v采區(qū)變電所采區(qū)變電所v工作面配電點(diǎn)工作面配電點(diǎn) v供電可靠性要求高供電可靠性要求高 井下人員井下人員 瓦斯瓦斯 涌水涌水 生產(chǎn)生產(chǎn) 損失慘重，教訓(xùn)深刻損失慘重，教訓(xùn)深刻 v同一電壓等級(jí)的供電級(jí)數(shù)多同一電壓等級(jí)的供電

58、級(jí)數(shù)多 地面變電所、井下中央變電所、采區(qū)變電所、移動(dòng)變電站v負(fù)荷集中負(fù)荷集中 大功率設(shè)備多大功率設(shè)備多 大功率設(shè)備多且相對(duì)集中，負(fù)荷變化對(duì)供電系統(tǒng)影響大v運(yùn)行環(huán)境惡劣運(yùn)行環(huán)境惡劣 事故頻繁事故頻繁 環(huán)境潮濕，粉塵多，移動(dòng)型設(shè)備多，擠壓碰撞多v電纜供電為主電纜供電為主 高壓電纜一般有幾十公里，單相接地電流大，易拉起電弧，不易自恢復(fù)v新型電力電子設(shè)備逐漸增多新型電力電子設(shè)備逐漸增多 諧波含量超標(biāo) 自然功率因數(shù)低v供電設(shè)備技術(shù)水平參差不齊供電設(shè)備技術(shù)水平參差不齊 設(shè)備多且難以統(tǒng)一，配合復(fù)雜，管理維護(hù)困難5 礦礦 井井 供供 電電 的的 特特 點(diǎn)點(diǎn) 二、煤礦電網(wǎng)存在的問題二、煤礦電網(wǎng)存在的問題v設(shè)計(jì)生

59、產(chǎn)能力小，經(jīng)過多次擴(kuò)容改造，使得設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力小，經(jīng)過多次擴(kuò)容改造，使得電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜；電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜；v對(duì)供電系統(tǒng)缺乏整體性的規(guī)劃，使得運(yùn)行管對(duì)供電系統(tǒng)缺乏整體性的規(guī)劃，使得運(yùn)行管理混亂；理混亂；v保護(hù)的越級(jí)和無選擇性跳閘；保護(hù)的越級(jí)和無選擇性跳閘；v單相接地電容電流的治理；單相接地電容電流的治理；v電能質(zhì)量的改善；電能質(zhì)量的改善；v其它安全隱患。其它安全隱患。三三 繼繼 電電 保保 護(hù)護(hù)v現(xiàn)有線路保護(hù)現(xiàn)狀與存在的問題現(xiàn)有線路保護(hù)現(xiàn)狀與存在的問題v線路保護(hù)整定計(jì)算存在的問題線路保護(hù)整定計(jì)算存在的問題v煤礦煤礦高壓高壓線路越級(jí)跳閘原因分析線路越級(jí)跳閘原因分析v高壓高壓線路保護(hù)的整定計(jì)算線路保護(hù)的整定

60、計(jì)算現(xiàn)有線路保護(hù)現(xiàn)狀與存在的問題v保護(hù)配置（三段式保護(hù)）v6kv線路相間短路電流電壓保護(hù)通常是三段式保護(hù)，第線路相間短路電流電壓保護(hù)通常是三段式保護(hù)，第I段為無延時(shí)電流段為無延時(shí)電流速斷保護(hù)；第速斷保護(hù)；第II段為帶時(shí)限電流速斷；第段為帶時(shí)限電流速斷；第III段為過流保護(hù)。井下現(xiàn)在大都段為過流保護(hù)。井下現(xiàn)在大都為兩段式保護(hù)。為兩段式保護(hù)。v電流電流I段為本段線路的主保護(hù)，段為本段線路的主保護(hù)，II段為本段線路的后備保護(hù)，段為本段線路的后備保護(hù)，III為下級(jí)線為下級(jí)線路或設(shè)備的后備保護(hù)。路或設(shè)備的后備保護(hù)。 煤礦三段式保護(hù)存在的問題v從供電結(jié)構(gòu)上來看上下級(jí)之間的線路（井下線路）很多不從供電結(jié)構(gòu)上