礦井變電所供電系統(tǒng)接地線路電容電流的測(cè)試與防治

煤礦變電所的安全供電直接影響煤礦安全。由于礦井變電所接地電容電流過大，電力電纜“放炮”現(xiàn)象十分普遍。為此，黑龍江龍煤礦業(yè)（集團(tuán)）公司鶴崗分公司水電熱力公司對(duì)礦井變電所接地線路電容電流的危害、測(cè)量與防治問題進(jìn)行了研究。

一、接地線路電容電流的危害

國(guó)家能源部1992年《煤礦安全規(guī)程》第434條規(guī)定：“礦井高壓電網(wǎng)的單相接地電容電流不得超過20A。否則，必須采取限制措施?！薄峨娏こ屉姎庠O(shè)計(jì)手冊(cè)》（電氣一次部分）第81頁(yè)介紹，“當(dāng)單相接地電容電流大于10A時(shí)，接地電弧不能自動(dòng)消除，將產(chǎn)生較高的電弧接地過電壓（可達(dá)額定相電壓的3.5~5倍），并易發(fā)展為多相短路”。

煤礦供電系統(tǒng)配電線路大多以電纜為主，單相接地電容電流一般都比較大（同等長(zhǎng)度電纜和架空線路的接地電容電流之比約為35:1）。電容電流過大不僅影響供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，而且對(duì)礦井安全產(chǎn)生更大威脅，對(duì)于高瓦斯煤礦更是如此。歸納起來有以下幾點(diǎn)：線路發(fā)生瞬間接地時(shí)不能自動(dòng)熄弧，從而發(fā)展成**接地故障；不穩(wěn)定的弧光接地易產(chǎn)生過電壓，使變電所設(shè)備絕緣薄弱點(diǎn)擊穿造成“火燒連營(yíng)”；電纜接地以后，變電所成相間短路，造成跳閘停電，影響煤礦生產(chǎn)和礦井安全；入井電纜發(fā)生接地或者發(fā)展成相間短路都會(huì)產(chǎn)生較大的電弧，容易引起瓦斯或煤塵爆炸。

二、接地線路電容電流的測(cè)試

為了摸清鶴崗礦區(qū)幾個(gè)煤礦變電所的接地電容電流情況，為下一步采取適當(dāng)?shù)姆乐未胧┐蛳禄A(chǔ)，根據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)在撫順煤礦的測(cè)試方法和經(jīng)驗(yàn)，鶴崗礦業(yè)集團(tuán)水電熱力公司對(duì)鶴崗礦區(qū)的西山變電所、興安變電所、竣德變電所、富力變電所、大陸變電所、立井變電所、新一變電所及嶺北變電所6kV系統(tǒng)的接地電容電流進(jìn)行測(cè)試。

①測(cè)試方法。采用并聯(lián)補(bǔ)償電容器

進(jìn)行間接測(cè)量，按照單相接地電容電流測(cè)量接好線后，備用開關(guān)柜送電，分別讀出三相線電壓、三相相電壓、PT開口三角電壓及電容器接地電流；然后，停電再測(cè)出其它兩相。

②測(cè)試結(jié)果。各個(gè)變電所的接地電

容測(cè)試數(shù)據(jù)如下：西山變電所、興安變電所、竣德變電所、富力變電所、大陸變電所、立井變電所、新一變電所、嶺北變電所的線電壓分別為106.5V、107.5V、112.0V、109.3V、109.03V、105.0V、107.0V、102.05V；零序電壓分別為57.9V、7.5V、8.2V、11.8V、22.7V、7.7V、25.6V、11.5V；電容器電流分別為1.64A、3.20A、3.32A、3.18A、2.80A、3.16A、2.57A、2.93A；單相接地電容電流分別為3.0A、45.9A、45.3A、29.5A、13.5A、43.1A、10.7A、26.1A。

③計(jì)算方法。14=lJU/U。式中，10為單相接地電容電流；lg為測(cè)得附加電容器電流；Ux為測(cè)得PT二次三相線電壓平均值；U。為測(cè)得電容器拉入后PT開口三角電壓。

④測(cè)試結(jié)果分析。西山變電所的配出電纜2km左右、架空線路約70km，但是同桿架設(shè)占大部分，據(jù)估算3A接地電容電流應(yīng)當(dāng)是比較準(zhǔn)確的；竣德變電所、富力變電所、立井變電所、嶺北變電所與估算差不多，興安變電所、新一變電所比預(yù)計(jì)的少一些；竣德變電所所測(cè)值是全部6kV系統(tǒng)的接地電容電流，而正常的運(yùn)行方式為分段運(yùn)行；根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第434條規(guī)定，超標(biāo)的有興安變電所、竣德變電所、富力變電所、立井變電所、嶺北變電所；根據(jù)分析，他們認(rèn)為鶴崗礦區(qū)的運(yùn)輸變電所以及水系統(tǒng)各個(gè)變電所的負(fù)荷和供電半徑都沒有西山變電所大，而且基本上都是架空線路，很少有電纜，所以接地電容電流不會(huì)超過西山變電所，所以沒有測(cè)試的必要。

三、防治措施

當(dāng)前在國(guó)內(nèi)外小電流接地系統(tǒng)中，限制接地電容電流最有效的方法是采用中性點(diǎn)諧振接地（經(jīng)消弧線圈接地）。傳統(tǒng)的消弧線圈一般采用調(diào)氣隙式、調(diào)磁飽和式、調(diào)匝式來調(diào)節(jié)補(bǔ)償度。20世紀(jì)90年代末，我國(guó)研制出DGTK-C調(diào)容式自動(dòng)跟蹤消弧補(bǔ)償裝置。其原理是根據(jù)系統(tǒng)**運(yùn)行方式或者今后發(fā)展情況確定消弧線圈的額定容量，即在系統(tǒng)接地時(shí)過補(bǔ)償，接地電流為感性；再利用微電腦控制的真空開關(guān)組改變消弧線圈二次繞組所接電容器組容量的大小，反補(bǔ)償消弧線圈的感性電流，使之達(dá)到殘流最小值。

四、運(yùn)行實(shí)例

①根據(jù)邢臺(tái)、正陽、權(quán)臺(tái)3個(gè)煤礦電纜網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)，中性點(diǎn)不接地運(yùn)行時(shí)分別發(fā)生過50、25、20次單相接地故障，其中各有26%、40%、50%導(dǎo)致電纜“放炮”，造成相間短路；改為諧振接地后，又分別發(fā)生單相接地40、32、9次，電纜“放炮”現(xiàn)象一次也沒有發(fā)生。

②重慶市電業(yè)局化驗(yàn)人員取油樣時(shí)，曾經(jīng)發(fā)生過誤碰110kV電壓互感器帶電部分的情況，結(jié)果除了消弧線圈動(dòng)作一次外，沒有發(fā)生人身傷亡事故。

③多年前，廈門市內(nèi)10kV高壓線與380V導(dǎo)線相碰，并且持續(xù)運(yùn)行1h以上，低壓用戶的設(shè)備未發(fā)生任何損壞。

④德國(guó)柏林的電纜網(wǎng)絡(luò)總長(zhǎng)度為960km時(shí)，接地電容電流為2900A，中性點(diǎn)為諧振接地方式；現(xiàn)在電纜總長(zhǎng)度以及超過1600km，接地電容電流高達(dá)4000A，由于補(bǔ)償合適，依然安全運(yùn)行。