煤礦供電-中性點(diǎn)接地方式V20110812

煤礦供電安全技術(shù)交流

-中性點(diǎn)接地方式中國礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣安全與智能電器研究所劉建華博163.com中國礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電氣安全與智能電器研究所電氣安全與智能電氣研究所簡介電氣安全與智能電器研究所隸屬于中國礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院，是國家重點(diǎn)學(xué)科“電力電子與電力傳動”下設(shè)的一個集理論研究、開發(fā)為一體的研究機(jī)構(gòu)。人員：教授1人（博導(dǎo)）、副教授5人（碩導(dǎo)）、講師2人，博士研究生10余人，碩士研究生50余人。研究方向：供電安全、配電自動化、煤礦智能電網(wǎng)、無功及諧波治理、中性點(diǎn)接地方式及漏電保護(hù)。獲獎：國家科技進(jìn)步三等獎1項(xiàng)、中國煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)二等獎3項(xiàng)、中國煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)三等獎4項(xiàng)、教育部科技進(jìn)步三等獎1項(xiàng)。目錄一、中性點(diǎn)接地方式分類二、中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)三、配網(wǎng)單相接地故障的危害四、配網(wǎng)中性點(diǎn)接地相關(guān)規(guī)定五、單相接地電容電流的治理六、配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式比較七、自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈目錄一、中性點(diǎn)接地方式分類二、中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)三、配網(wǎng)單相接地故障的危害四、配網(wǎng)中性點(diǎn)接地相關(guān)規(guī)定五、單相接地電容電流的治理六、配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式比較七、自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈中性點(diǎn)：電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)和變壓器（作為電源）星型連接公共端。中性點(diǎn)接地方式：中性點(diǎn)與“地”之間的連接關(guān)系。中性點(diǎn)非有效接地：又稱小電流接地系統(tǒng)，可分為不接地、經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)高阻接地。中國、俄羅斯、德國、英國等配電網(wǎng)大多采用。中性點(diǎn)有效接地：又稱為大電流接地系統(tǒng)，可分為直接接地、經(jīng)低阻接地。美國、日本等配電網(wǎng)大多采用。一、中性點(diǎn)接地方式分類目錄一、中性點(diǎn)接地方式分類二、中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)三、配網(wǎng)單相接地故障的危害四、配網(wǎng)中性點(diǎn)接地相關(guān)規(guī)定五、單相接地電容電流的治理六、配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式比較七、自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈電網(wǎng)模型：假設(shè)電網(wǎng)三相對稱，忽略電網(wǎng)對地絕緣電阻，只考慮電網(wǎng)對地電容。電網(wǎng)正常時：三相經(jīng)對地電容流入大地的電流相量和為零，即沒有電流在地中流動。三相電壓對稱，各相對地電壓等于相電壓。二、中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相金屬性接地時：接地相對地電壓為零，中性點(diǎn)電壓偏移為接地相相電壓，非故障相對地電壓升為線電壓，三相線電壓仍然對稱。單相接地電流：二、中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相金屬性接地時電壓特點(diǎn)：接地故障相對地電壓為零，中性點(diǎn)對地的電壓上升到相電壓，且與接地相的電源電壓相位相反。非故障相對地電壓由相電壓升高為線電壓。因此電氣設(shè)備的絕緣按照線電壓設(shè)計(jì)。三相的線電壓仍保持對稱且大小不變，對電力用戶接于線電壓的設(shè)備的工作并無影響，因此電力運(yùn)行規(guī)程規(guī)定：系統(tǒng)可以繼續(xù)運(yùn)行不超過2小時，提高了供電的可靠性。發(fā)生單相金屬性接地時電流特點(diǎn)：單相接地電流等于正常運(yùn)行時一相對地電容電流的三倍，為容性電流。與直接接地系統(tǒng)的單相接地短路電流相比小得多。二、中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)目錄一、中性點(diǎn)接地方式分類二、中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)三、配網(wǎng)單相接地故障的危害四、配網(wǎng)中性點(diǎn)接地相關(guān)規(guī)定五、單相接地電容電流的治理六、配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式比較七、自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈接地電流危害：配電網(wǎng)越大，電容電流越大，單相接地電流越大，易燒穿接地點(diǎn)形成相間短路（電纜放炮），造成事故擴(kuò)大或設(shè)備損壞。可能出現(xiàn)周期性熄滅和重燃的間歇電弧接地故障。有造成人身觸電、引燃瓦斯煤塵、干擾通信系統(tǒng)等危險(xiǎn)。過電壓危害：間歇電弧將導(dǎo)致相與地之間產(chǎn)生接地過電壓，其值可能達(dá)到2.5～3倍的相電壓峰值。單相接地故障易激發(fā)鐵磁諧振過電壓。過電壓故障波及全網(wǎng)，導(dǎo)致故障擴(kuò)大。三、配網(wǎng)單相接地故障危害目錄一、中性點(diǎn)接地方式分類二、中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)三、配網(wǎng)單相接地故障的危害四、配網(wǎng)中性點(diǎn)接地相關(guān)規(guī)定五、單相接地電容電流的治理六、配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式比較七、自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈DLT620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：3-10kV不直接連接發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)和35/66kV系統(tǒng)，當(dāng)單相接地故障電容電流不超過下列數(shù)值時，應(yīng)采用不接地方式；當(dāng)超過下列數(shù)值又需在接地故障條件下運(yùn)行時，應(yīng)采用消弧線圈接地方式：3-10kV架空線路、35/66kV系統(tǒng)：10A10kV非全部架空線路：20A3/6kV非全部架空線路、3-10kV電纜線路：30AGB50070-2009《礦山電力設(shè)計(jì)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：當(dāng)6kV或10kV系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障不要求立即切除故障回路而需要維持故障回路短時期運(yùn)行時，應(yīng)采用不接地、高電阻接地或消弧線圈接地方式，并應(yīng)將流經(jīng)單相接地故障點(diǎn)的電流限制在10A以內(nèi)。四、相關(guān)規(guī)定《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：嚴(yán)禁井下配電變壓器中性點(diǎn)直接接地。嚴(yán)禁由地面中性點(diǎn)直接接地的變壓器或發(fā)電機(jī)直接向井下供電。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20A。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2歐姆，為保證在發(fā)生單相接地故障時產(chǎn)生的接地電壓不超過安全電壓系列的最高值42V，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)的單相接地電容電流不超過20A。

四、相關(guān)規(guī)定目錄一、中性點(diǎn)接地方式分類二、中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)三、配網(wǎng)單相接地故障的危害四、配網(wǎng)中性點(diǎn)接地相關(guān)規(guī)定五、單相接地電容電流的治理六、配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式比較七、自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈五、單相接地電容電流的治理改變系統(tǒng)運(yùn)行方式縮小系統(tǒng)規(guī)模采用接地分流消弧消諧裝置中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地

1、改變系統(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)于將大系統(tǒng)分為2個或多個小系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：無需額外投資、簡單；接地故障僅影響單段母線，提高了可靠性高缺點(diǎn)：分列運(yùn)行會造成固定電費(fèi)增加適用范圍：一般適用于電網(wǎng)規(guī)模不大且具備分列運(yùn)行條件的系統(tǒng)，分段后各段電容電流小于20A限值五、單相接地電容電流的治理2、縮小系統(tǒng)規(guī)模：該方法采用6/10kV隔離變壓器，將6/10kV大系統(tǒng)從根本上分隔為多個接地小系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：各系統(tǒng)發(fā)生單相接地互不影響，可靠性高，接地故障判別容易、處理快，接地保護(hù)容易選擇。缺點(diǎn)：采用隔離變壓器，造價較高；系統(tǒng)運(yùn)行方式切換復(fù)雜。適用范圍：需要隔離的系統(tǒng)電容電流小于20A限值。五、單相接地電容電流的治理3、采用消弧消諧裝置：原理：在發(fā)生單相電弧接地時，通過在接地相并聯(lián)接地電阻，根據(jù)分流原理將接地點(diǎn)電流引流，將不可控的接地點(diǎn)變?yōu)閷?shí)接地點(diǎn)，使故障接地點(diǎn)的電弧熄滅。同時利用過電壓保護(hù)器限制接地相電壓升高，起到熄弧作用。特點(diǎn)：動作時需要鑒相,動作速度滯后;系統(tǒng)單相接地電流值并未減??；在系統(tǒng)發(fā)生金屬性接地、穩(wěn)定電阻性接地時裝置不動作，接地點(diǎn)電流值沒有改變。在系統(tǒng)發(fā)生弧光接地時，裝置動作引流熄弧。五、單相接地電容電流的治理缺點(diǎn)：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。不符合《煤炭安全規(guī)程》457條的要求，系統(tǒng)單相接地電容電流并未限制在20A以內(nèi)。僅在電弧接地時進(jìn)行接地分流，起到熄弧作用，對金屬性接地和穩(wěn)定阻性接地不起作用。不能降低人身觸電危險(xiǎn)性。裝置動作時，造成接地保護(hù)實(shí)現(xiàn)困難。會使非故障相電壓無論在發(fā)生何種接地故障時都上升為線電壓，對電纜絕緣構(gòu)成威脅。不能有效降低電纜由單相接地發(fā)展為短路（放炮）的幾率。接地分流裝置鑒相錯誤時，容易造成事故擴(kuò)大。五、單相接地電容電流的治理4、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地：原理：單相接地電流主要是電容電流。如果能夠在發(fā)生單相接地時用電感電流部分或全部抵消掉電容電流，則單相接地電流將大減小。消弧線圈：消弧線圈是一個可調(diào)電感線圈，線圈的電阻很?。ㄏ墓β市。?，電抗很大（保證對地絕緣水平），電抗值改變可采用多種方法。消弧線圈補(bǔ)償原理：發(fā)生單相接地故障時，通過消弧線圈使接地處流過一個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，消除接地電弧引發(fā)的問題，提高供電可靠性。五、單相接地電容電流的治理目錄一、中性點(diǎn)接地方式分類二、中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)三、配網(wǎng)單相接地故障的危害四、配網(wǎng)中性點(diǎn)接地相關(guān)規(guī)定五、單相接地電容電流的治理六、配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式比較七、自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈序號中性點(diǎn)接地比較項(xiàng)目方式不接地經(jīng)電阻接地經(jīng)全補(bǔ)償消弧線圈接地隨調(diào)式預(yù)調(diào)式1單相接地電流大小大大接地初期大，補(bǔ)償跟蹤后小小2人身觸電危險(xiǎn)性大大減?。ㄅc補(bǔ)償速度有關(guān)）減小3單相電弧接地過電壓最高低較高，過電壓概率小低，過電壓概率小4單相接地保護(hù)實(shí)現(xiàn)易易難難5鐵磁諧振過電壓高低初期高跟蹤后低低6保護(hù)接地安全性危險(xiǎn)危險(xiǎn)安全安全六、配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式比較七、自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈1、分類按補(bǔ)償方式：預(yù)調(diào)式：是指電網(wǎng)無接地故障情況下，消弧線圈預(yù)先自動調(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15％。隨調(diào)式：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，消弧線圈自動調(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。按調(diào)節(jié)方法：有檔調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)精度低，殘流大，一般有調(diào)匝式、調(diào)容式。無級調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)精度高，殘流小，一般有調(diào)感式、偏磁式。2、性能指標(biāo)：時刻跟蹤電網(wǎng)電容電流變化，調(diào)節(jié)電感量，達(dá)到預(yù)設(shè)補(bǔ)償量，根據(jù)調(diào)諧方法不同，在穩(wěn)定補(bǔ)償時一般可設(shè)定工作在全補(bǔ)償±10%方式下。性能指標(biāo)：補(bǔ)償方式：預(yù)補(bǔ)償、隨補(bǔ)償補(bǔ)償速度：預(yù)補(bǔ)償一般在0ms、隨補(bǔ)償一般在400ms-2秒電壓等級：6kV、10kV、35kV容量：一般先按補(bǔ)償電流選擇（30/50/70/100A等規(guī)格），再計(jì)算接地變、消弧線圈等容量（根據(jù)產(chǎn)品類型不同，會有變化）殘流：接地點(diǎn)無功電流<5A中性點(diǎn)偏移電壓：<15V七、自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈3、補(bǔ)償工作方式：欠補(bǔ)償電感電流小于電容電流，單相接地時流過接地點(diǎn)的電流呈容性。適用范圍：一般隨調(diào)式消弧線圈使用，或?yàn)楸ＷC接地保護(hù)系統(tǒng)有效時使用。優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)固定補(bǔ)償量小于(ICΣ-ICMAX)時，故障支路零序電流互感器檢測的零序電流仍呈現(xiàn)容性，則原有無功功率方向原理仍然適用，接地保護(hù)不用改造，只需適當(dāng)調(diào)整啟動電流值。缺點(diǎn)：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；消弧線圈作用大大折扣。七、自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈3、補(bǔ)償工作方式：全補(bǔ)償電感電流等于接地電容電流，單相接地時流過接地點(diǎn)的無功電流為0。優(yōu)點(diǎn)：接地點(diǎn)電流最小，消弧線圈作用發(fā)揮最徹底，利于熄弧。缺點(diǎn)：在特定接地類型時（間歇性接地），容易滿足諧振條件，形成串聯(lián)諧振，產(chǎn)生過電壓；容易產(chǎn)生虛幻接地；接地保護(hù)實(shí)現(xiàn)困難。七、自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈3、補(bǔ)償工作方式：過補(bǔ)償電感電流大于電容電流，單相接地時流過接地點(diǎn)的電流呈感性。適用范圍：目前大多數(shù)消弧線圈廣泛使用。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)定適當(dāng)過補(bǔ)償量，則對各種接地類型故障均不容易形成諧振；抑制過電壓能力是三種補(bǔ)償方式中最高。缺點(diǎn)：接地點(diǎn)電流相比全補(bǔ)償增大，不利于熄?。唤拥乇Ｗo(hù)實(shí)現(xiàn)困難。七、自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈4、自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈作用：補(bǔ)償電容電流，減少電纜放炮幾率。用電感電流抵消接地點(diǎn)的電容電流，一般要求消弧線圈在全補(bǔ)償時接地點(diǎn)無功殘流<5A，可減少形成短路故障的幾率。減小電纜損傷，提高電纜壽命。電網(wǎng)故障中，接地故障比率最大，在發(fā)生接地故障時，全補(bǔ)償消弧線圈可使接地點(diǎn)損傷降低到最低，一些瞬間性接地故障可自恢復(fù)，提高了供電可靠性。減少形成電弧接地過電壓的幾率。當(dāng)接地點(diǎn)殘流較小時，接地點(diǎn)電弧容易熄滅，則形成間歇性接地的故障幾率減小，可使接地形成過電壓的幾率降低，尤其采用預(yù)調(diào)節(jié)方式的消弧線圈，效果更為明顯。可抑制鐵磁諧振過電壓產(chǎn)生幾率。采用預(yù)調(diào)節(jié)方式的消弧線圈，帶有阻尼電阻箱，在電網(wǎng)產(chǎn)生擾動使PT飽和時，可吸收諧振能量，使鐵磁諧振幾率降低，起到消諧作用。接地故障運(yùn)行時減小人身觸電概率。七、自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈5、自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈匯總消弧線圈是自動跟蹤補(bǔ)償裝置的核心部件，按目前國內(nèi)常用的消弧線圈調(diào)節(jié)電感電流的方法，主要有以下幾種消弧線圈形式：調(diào)匝式調(diào)容式調(diào)感式偏磁式（直流助磁式）磁閥式七、自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈調(diào)匝式：利用有載開關(guān)調(diào)節(jié)消弧線圈上設(shè)置的若干分接頭，實(shí)現(xiàn)電感量的有級調(diào)整。所需設(shè)備：接地變壓器、抽頭式消弧線圈、高壓有載開關(guān)、阻尼電阻箱、殼體、控制柜。調(diào)節(jié)方式：有檔調(diào)節(jié)、預(yù)調(diào)式。優(yōu)點(diǎn)：容量大。缺點(diǎn)：有檔調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)精度低、調(diào)節(jié)速度慢。七、自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈調(diào)匝式：七、自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈

調(diào)容式：采用改變消弧線圈二次側(cè)低壓電容電流的方法來調(diào)節(jié)消弧線圈的電感電流。

所需設(shè)備：三相五柱消弧線圈、多組電容器、阻尼電