摘要：隨著現(xiàn)代化煤礦配電網(wǎng)規(guī)模的增大，五陽(yáng)煤礦用電量近年來(lái)呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，用電需求逐年增加，電力系統(tǒng)對(duì)于五陽(yáng)煤礦的發(fā)展起著舉足輕重的作用。為了使電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，本文結(jié)合五陽(yáng)煤礦的實(shí)際情況，針對(duì)35kV和6kV電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，研究分析單相接地電流測(cè)量方法和中性點(diǎn)接地方式。

關(guān)鍵詞：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地故障電容電流

0 引言

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)煤礦產(chǎn)能提高幅度很大，但地質(zhì)條件趨于復(fù)雜，為保證安全高效生產(chǎn)，對(duì)礦井供電可靠性、供電質(zhì)量的要求很高。在現(xiàn)代化煤礦中，隨著配電網(wǎng)規(guī)模的增大，因其大部分為電纜供電，單相接地電容電流值也在增大，隨著接地運(yùn)行時(shí)間的不斷加長(zhǎng)，容易發(fā)生短路故障，再加上井下施工環(huán)境惡劣，導(dǎo)致高壓電纜單相接地故障時(shí)有發(fā)生，給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)重大威脅。

1 測(cè)量單相接地電流

1.1 測(cè)量電流的方法 測(cè)量單相接地電流時(shí)，通常情況下附加電源測(cè)量法，該測(cè)量方法只能對(duì)工頻下的絕緣參數(shù)進(jìn)行間接地反映[1]；對(duì)于交流伏安法、中性點(diǎn)位移電壓法、諧振測(cè)量法三種測(cè)量方法是對(duì)電網(wǎng)的實(shí)際絕緣參數(shù)進(jìn)行反映。本次測(cè)試采用更加安全可靠的新方法，即單相經(jīng)電阻接地的間接測(cè)量方法。（見(jiàn)圖1）

圖1中C為對(duì)地電容、r為絕緣電阻

通過(guò)采用單相經(jīng)電阻接地的方法，進(jìn)一步確保了試驗(yàn)的安全性，電網(wǎng)中任何一相（以A相為例）如圖1所示，導(dǎo)線通過(guò)附加電阻R與電流表A組成的串聯(lián)電路與大地相連。其中，R的取值范圍在500~1000Ω之間，A控制在幾安培，通過(guò)一系列計(jì)算，求出接地電流。電網(wǎng)的單相接地電流是由電網(wǎng)總的對(duì)地零序電流之和共同構(gòu)成的，由相應(yīng)的知識(shí)可知零序電流與零序電壓成正比關(guān)系[2]。因此，根據(jù)公式（1），如果能夠測(cè)量出單相經(jīng)電阻接地時(shí)兩端的零序電壓，便可能得到直接接地電流。

I■=■×I■ （1）

其中，I■——電網(wǎng)單相直接接地電流。I■——電網(wǎng)單相經(jīng)電阻接地的電流。U■——電網(wǎng)單相經(jīng)電阻接地時(shí)的二次零序電壓。100——電網(wǎng)單相直接接地時(shí)的二次零序電壓（100V）。

根據(jù)公式（1），在測(cè)得電源相電壓、電流以及零序電壓，即可求得單相接地電流。該方法簡(jiǎn)單、安全、可靠性高[3]。

通常情況下，借助電壓互感器對(duì)電網(wǎng)相電壓與零序電壓進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)而確保測(cè)量的安全性。根據(jù)實(shí)際的測(cè)量需要，對(duì)公式（1）進(jìn)行改寫:

IE=■I■（2）

U■——電壓互感器二次線電壓

根據(jù)數(shù)學(xué)模型可以進(jìn)一步計(jì)算對(duì)地絕緣電阻r和對(duì)地電容C。

1.2 單相接地電流測(cè)量具體內(nèi)容

1.2.1 測(cè)量電容電流。針對(duì)五陽(yáng)礦供電系統(tǒng)具體情況，采用不同電壓等級(jí)的電阻箱對(duì)35kV和6kV變電所分別進(jìn)行35kV系統(tǒng)和6kV系統(tǒng)的電容電流測(cè)量。具體如下：①采用35kV接地電阻箱在五陽(yáng)工業(yè)廣場(chǎng)35kV變電所以及南豐35kV變電所35KVI段II段在母聯(lián)斷開(kāi)時(shí)分別進(jìn)行電容電流測(cè)量。②采用6kV接地電阻箱在母聯(lián)斷開(kāi)時(shí)對(duì)五陽(yáng)工業(yè)廣場(chǎng)35kV變電所6kVI段II段分別進(jìn)行電容電流測(cè)量及母聯(lián)閉合時(shí)對(duì)五陽(yáng)工廣區(qū)6kV系統(tǒng)整個(gè)電容電流的測(cè)量。③采用6kV接地電阻箱在母聯(lián)斷開(kāi)時(shí)對(duì)五陽(yáng)新井開(kāi)閉所6kVI段II段分別進(jìn)行電容電流測(cè)量及母聯(lián)閉合時(shí)對(duì)五陽(yáng)新井開(kāi)閉所6kV系統(tǒng)整個(gè)電容電流的測(cè)量。④采用6kV接地電阻箱在母聯(lián)斷開(kāi)時(shí)對(duì)五陽(yáng)南豐35kV變電所6kVI段II段分別進(jìn)行電容電流測(cè)量及母聯(lián)閉合時(shí)對(duì)五陽(yáng)南豐35kV變電所6kV系統(tǒng)整個(gè)電容電流的測(cè)量。

1.2.2 測(cè)量電流的方法和步驟。在測(cè)量單相接地電流的過(guò)程中，為了保證測(cè)量的安全性，在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，通過(guò)采用電壓互感器對(duì)電網(wǎng)線電壓與零序電壓進(jìn)行測(cè)量。接線圖如圖2所示。借助電壓互感器（TV）和隔離開(kāi)關(guān)（Q）與斷路器（QF），將附加電阻與電流表接入電路中，將電壓表分別接在電壓互感器二次星形和開(kāi)口三角處，分別量出I■、U■、U02。

測(cè)量方法和步驟[4][5]：①分別測(cè)量出電網(wǎng)正常運(yùn)行的相電壓和線電壓。②在變電所6～10kV電網(wǎng)中選擇接地測(cè)量點(diǎn)。③在確保安全的前提下，選擇阻值大小合適的電阻，與電流表串聯(lián)后接入電網(wǎng)的任何一相與地之間，然后讀取電流表的示數(shù)。④在與步驟3進(jìn)行同步操作時(shí)，測(cè)量零序電壓值和接地相對(duì)地電壓值。⑤斷開(kāi)斷路器與隔離開(kāi)關(guān)。

公式（1）帶入相應(yīng)的數(shù)值，即可計(jì)算接地電流。

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1.3 測(cè)試的注意事項(xiàng) 在計(jì)算對(duì)地電流，測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)的過(guò)程中，需要注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：①接線情況由負(fù)責(zé)人員進(jìn)行檢查。②對(duì)電阻箱進(jìn)行接線時(shí)確保其牢固性。③擔(dān)任開(kāi)關(guān)操作的人員要具備豐富操作經(jīng)驗(yàn)。④測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的安全檢查及警戒由專人負(fù)責(zé)。⑤選用空閑線路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2 中性點(diǎn)接地方式及接地保護(hù)分析與研究

2.1 選擇接地方式 根據(jù)國(guó)標(biāo)（DL/T620～1997）規(guī)定，結(jié)合實(shí)際情況選擇合適的接地方式，當(dāng)符合下列條件時(shí)，其接地方式應(yīng)選擇消弧線圈方式。

2.1.1 3kV～10kV架空線路系統(tǒng)由鋼筋混凝土或金屬桿塔構(gòu)成，以及所有35kV、66kV系統(tǒng)，10A。

2.1.2 3kV～10kV架空線路系統(tǒng)由非鋼筋混凝土或非金屬桿塔構(gòu)成的，相應(yīng)的電壓、電流為：①3kV和6kV時(shí)，30A。②10kV時(shí)，20A。③3kV～10kV電纜線路構(gòu)成的系統(tǒng)30A。

綜上所述，只有熟悉單相接地電流的各種情況，進(jìn)而在一定程度上確保礦井安全、平穩(wěn)、有序地運(yùn)行。

2.2 選線原理 結(jié)合小電流接地電網(wǎng)接地故障時(shí)的特征，選線原理為[6]：①零序過(guò)電流原理。單相接地時(shí)，故障線路的零序電流是其它非故障線路的電流之和，對(duì)于非故障線路來(lái)說(shuō)其零序電流為自身的電容電流。②零序無(wú)功功率方向型原理。發(fā)生接地故障時(shí)，按照支路零序無(wú)功電流與正常支路方向相反的原理進(jìn)行選線。該原理為基波原理，在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)得到廣泛使用。③五次諧波原理。單相接地時(shí)，5次諧波容性電流分布與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中基波容性電流幾乎相同，接地選線據(jù)此進(jìn)行。④零序有功功率方向型原理。根據(jù)消弧線圈在實(shí)現(xiàn)全補(bǔ)償時(shí)需要并聯(lián)或串聯(lián)的阻尼抑制諧振，該阻尼在接地時(shí)產(chǎn)生的有功電流僅流過(guò)接地支路來(lái)實(shí)現(xiàn)選線。⑤注入法原理。通過(guò)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。⑥首半波原理。根據(jù)單相接地瞬間，故障線路暫態(tài)零序電流第1個(gè)周期的首半波與非故障線路相反的特點(diǎn)構(gòu)成。⑦綜合法。由于小電流接地系統(tǒng)的特殊性，依靠一種原理而在各種故障條件下正確選線是不切實(shí)際的。

綜上所述，針對(duì)煤礦接地保護(hù)的配置情況，根據(jù)中性點(diǎn)接地方式的規(guī)劃，分析研究接地保護(hù)的選擇性能否滿足要求，并制定相應(yīng)整改方案，對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行具有重要意義。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)35kV和6kV高壓電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，單相接地電流測(cè)量方法以及中性點(diǎn)接地方式及接地保護(hù)進(jìn)行分析與研究，實(shí)現(xiàn)從系統(tǒng)角度對(duì)煤礦供電系統(tǒng)供電質(zhì)量及可靠性進(jìn)行分析與安全評(píng)價(jià)，指出可能存在的薄弱環(huán)節(jié)，為進(jìn)一步改造或擴(kuò)容提供政策和建議，進(jìn)而提高供電系統(tǒng)可靠性，確保煤礦安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張智軍.10kV接地系統(tǒng)電容電流測(cè)試方法的探討[J].東北電力技術(shù)，2004(11).

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[5]朱喆，饒強(qiáng).配網(wǎng)電容電流測(cè)量的新方法[J].廣西電業(yè)，2005(01).

[6]張慧芬.配電網(wǎng)單相接地故障檢測(cè)技術(shù)研究[D].山東大學(xué)，2006.

作者簡(jiǎn)介：

郭楊（1982-），男，滿族，河北保定人，中共黨員，助理工程師。