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摘要: 介绍矿井高压电网单相接地电流的产生及危害,提出限制单相接地电容电流的方法,中性点经消弧线圈接地方式原理,使用效果等。
关键词: 矿井电网;单相接地电流;自动跟踪补偿
中图分类号:TD6文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0910132-01
1 概述
我公司是个开采多年的老矿井,随着矿井的不断延深,其6KV供电系统网络越来越远,供电系统网络的变大,带来了6KV系统单相接地电容电流的增大。2009年经过现场测试,我公司矿里降压站主变供出的6KV系统供电网络,其单相接地电容电流高达32A,2008-2009年由于发生单相接地故障而造成的供电系统绝缘薄弱地点击穿事故已达26起,事故影响时间47小时,已严重影响矿井正常生产及危及矿井安全。《煤矿安全规程》第四百五十七条规定:矿井高压电网,必须采取措施限制单相接地电流不超过20A。由此看出,我公司6KV高压电网的单相接地电流已大大超过《煤矿安全规程》的规定,通过市场调研,我公司选用安装徐州和纬信电科技有限公司生产的XBSG-6/50型自动跟踪补偿消弧线圈成套保护装置,限制单相接地电容电流。
2 单相接地电流的产生及危害
2.1 单相接地电流的产生
煤矿供电系统中采用中性点不接地方式,属小电流接地系统,该系统长期工作电压和过电压均较高,特别存在电弧接地过电压的危险,整个系统需要较高的绝缘水平。这种接地方式在电网较小输电距离较短时,单相接地电容电流很小,瞬时性故障往往能自动消除。不能消除也允许继续送电一段时间。但随着电网扩大,电缆增多,输电距离加长,单相接地的电容电流也随之增加。当单相接地电容电流在10～30A时,在接地处容易发生电弧周期性的熄灭与重燃,出现所谓的间歇电弧,引起电网产生高频振荡,形成过电压,击穿设备绝缘,造成短路故障,引起电缆击穿接地。
2.2 单相接地电容电流的危害
1)弧光接地过电压的危害
当电容电流一旦过大,接地点电弧不能自行熄灭。当出现间歇性电弧接地时,产生弧光接地过电压,这种过电压可达相电压的3-5倍或更高,它遍布于整矿井电网中,并且持续时间长,可达几个小时,它不仅击穿电网中的绝缘薄弱环节,而且对整个矿井电网绝缘都有很大的危害。
2)造成接地点热破坏及接地网电压升高
单相接地电容电流过大,使接地点热效应增大,对电缆等设备造成热破坏,该电流流入大地后由于接地电阻的原因,使整个接地网电压升高,危害人身安全。
3)交流杂散电流危害
电容电流流入大地后,在大地中形成杂散电流,该电流可能产生火花,可能造成雷管先期放炮,并且腐蚀水管、气管等。
4)接地电弧引起井下瓦斯煤尘爆炸
3 消弧线圈接地限制矿井电网单相接地电流
6kV电网中性点经消弧线圈接地后,当电网发生单相接地故障时,其接地电流大于30A,产生的电弧往往不能自熄,造成弧光接地过电压概率增大,不利于电网安全运行。为此,利用消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿,使通过故障点的电流减小到能自行熄弧范围。
XBSG-6/50型自动跟踪补偿消弧线圈成套装置,由三相五柱消弧线圈、电抗器、阻尼电阻箱、电脑控制器等构成。对电网单相接地的电容电流进行自动跟踪补偿,并可根据设定的脱谐度实现欠补、全补或过补运行,也可以采用手动进行固定补偿。
三相五柱消弧线圈当电网正常工作时,加在三相五柱消弧线圈上的电压仅为正序,大小相等,相位互差120度,矢量和为零,消弧线圈星形联接点没有电流入地,当电网发生单相接地故障时,加在三相五柱式消弧线圈上的电压可分解为正序分量和零序分量,电网有零序电压产生,正序电压产生的电流、磁通与电网正常工作时相同;零序电压产生的零序电流流入三相高压绕组,由于大小相等,方向一致,所产生的零序磁通也必然是大小相等,方向相同,通过气隙,与两个边柱构成通道,由于零序磁路有气隙,磁阻较大,故零序电流较大,通过调整磁路气隙的大小,可以改变零序电感值,进而改变消弧线圈固定补偿部分的电感电流。
低压绕组采用开口三角形联接。在电网正常工作时,开口电压仅为系统不平衡产生的不平衡电压。当电网发生接地故障时,该开口反应零序电压,利用可控硅接通小型电抗器,电脑控制器通过调整可控硅的导通角,调节三相五柱消弧线圈副边电感电流的大小,即可改变原边的电感电流大小,实现消弧线圈电感电流的自动调节。通过对电网电容电流的实时跟踪,自动调节电感电流,实现消弧线圈的自动跟踪补偿。
XBSG自动跟踪补偿消弧线圈成套装置中设置有零序过电压保护、零序过电流保护、阻尼投入保护、阻尼切除保护、阻尼闭锁保护、阻尼温度保护,可充分保证该成套装置的可靠,安全运行。
4 消弧线圈成套装置运行
XBSG自动跟踪补偿消弧线圈成套装置在2009年8月安装调试后投入运行,通过实际接地试验,接地电容电流显示符合实际值,补偿残流小于3A。投入运行自今,共发生接地故障6次,该装置记录了接地时的补偿开始和结束时间、零序电压值、补偿电流值及脱谐度等数据,减少了因接地时的过电压对电缆线路的损坏,保证了矿井生产的安全供电。
作者简介:
王宝森(1971-),男,助理工程师,现任华泰矿业公司运转区副区长,发表论文数篇。
关键词: 矿井电网;单相接地电流;自动跟踪补偿
中图分类号:TD6文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0910132-01
1 概述
我公司是个开采多年的老矿井,随着矿井的不断延深,其6KV供电系统网络越来越远,供电系统网络的变大,带来了6KV系统单相接地电容电流的增大。2009年经过现场测试,我公司矿里降压站主变供出的6KV系统供电网络,其单相接地电容电流高达32A,2008-2009年由于发生单相接地故障而造成的供电系统绝缘薄弱地点击穿事故已达26起,事故影响时间47小时,已严重影响矿井正常生产及危及矿井安全。《煤矿安全规程》第四百五十七条规定:矿井高压电网,必须采取措施限制单相接地电流不超过20A。由此看出,我公司6KV高压电网的单相接地电流已大大超过《煤矿安全规程》的规定,通过市场调研,我公司选用安装徐州和纬信电科技有限公司生产的XBSG-6/50型自动跟踪补偿消弧线圈成套保护装置,限制单相接地电容电流。
2 单相接地电流的产生及危害
2.1 单相接地电流的产生
煤矿供电系统中采用中性点不接地方式,属小电流接地系统,该系统长期工作电压和过电压均较高,特别存在电弧接地过电压的危险,整个系统需要较高的绝缘水平。这种接地方式在电网较小输电距离较短时,单相接地电容电流很小,瞬时性故障往往能自动消除。不能消除也允许继续送电一段时间。但随着电网扩大,电缆增多,输电距离加长,单相接地的电容电流也随之增加。当单相接地电容电流在10～30A时,在接地处容易发生电弧周期性的熄灭与重燃,出现所谓的间歇电弧,引起电网产生高频振荡,形成过电压,击穿设备绝缘,造成短路故障,引起电缆击穿接地。
2.2 单相接地电容电流的危害
1)弧光接地过电压的危害
当电容电流一旦过大,接地点电弧不能自行熄灭。当出现间歇性电弧接地时,产生弧光接地过电压,这种过电压可达相电压的3-5倍或更高,它遍布于整矿井电网中,并且持续时间长,可达几个小时,它不仅击穿电网中的绝缘薄弱环节,而且对整个矿井电网绝缘都有很大的危害。
2)造成接地点热破坏及接地网电压升高
单相接地电容电流过大,使接地点热效应增大,对电缆等设备造成热破坏,该电流流入大地后由于接地电阻的原因,使整个接地网电压升高,危害人身安全。
3)交流杂散电流危害
电容电流流入大地后,在大地中形成杂散电流,该电流可能产生火花,可能造成雷管先期放炮,并且腐蚀水管、气管等。
4)接地电弧引起井下瓦斯煤尘爆炸
3 消弧线圈接地限制矿井电网单相接地电流
6kV电网中性点经消弧线圈接地后,当电网发生单相接地故障时,其接地电流大于30A,产生的电弧往往不能自熄,造成弧光接地过电压概率增大,不利于电网安全运行。为此,利用消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿,使通过故障点的电流减小到能自行熄弧范围。
XBSG-6/50型自动跟踪补偿消弧线圈成套装置,由三相五柱消弧线圈、电抗器、阻尼电阻箱、电脑控制器等构成。对电网单相接地的电容电流进行自动跟踪补偿,并可根据设定的脱谐度实现欠补、全补或过补运行,也可以采用手动进行固定补偿。
三相五柱消弧线圈当电网正常工作时,加在三相五柱消弧线圈上的电压仅为正序,大小相等,相位互差120度,矢量和为零,消弧线圈星形联接点没有电流入地,当电网发生单相接地故障时,加在三相五柱式消弧线圈上的电压可分解为正序分量和零序分量,电网有零序电压产生,正序电压产生的电流、磁通与电网正常工作时相同;零序电压产生的零序电流流入三相高压绕组,由于大小相等,方向一致,所产生的零序磁通也必然是大小相等,方向相同,通过气隙,与两个边柱构成通道,由于零序磁路有气隙,磁阻较大,故零序电流较大,通过调整磁路气隙的大小,可以改变零序电感值,进而改变消弧线圈固定补偿部分的电感电流。
低压绕组采用开口三角形联接。在电网正常工作时,开口电压仅为系统不平衡产生的不平衡电压。当电网发生接地故障时,该开口反应零序电压,利用可控硅接通小型电抗器,电脑控制器通过调整可控硅的导通角,调节三相五柱消弧线圈副边电感电流的大小,即可改变原边的电感电流大小,实现消弧线圈电感电流的自动调节。通过对电网电容电流的实时跟踪,自动调节电感电流,实现消弧线圈的自动跟踪补偿。
XBSG自动跟踪补偿消弧线圈成套装置中设置有零序过电压保护、零序过电流保护、阻尼投入保护、阻尼切除保护、阻尼闭锁保护、阻尼温度保护,可充分保证该成套装置的可靠,安全运行。
4 消弧线圈成套装置运行
XBSG自动跟踪补偿消弧线圈成套装置在2009年8月安装调试后投入运行,通过实际接地试验,接地电容电流显示符合实际值,补偿残流小于3A。投入运行自今,共发生接地故障6次,该装置记录了接地时的补偿开始和结束时间、零序电压值、补偿电流值及脱谐度等数据,减少了因接地时的过电压对电缆线路的损坏,保证了矿井生产的安全供电。
作者简介:
王宝森(1971-),男,助理工程师,现任华泰矿业公司运转区副区长,发表论文数篇。