消弧線圈接地系統(tǒng)采用中值電阻選線的研究

【摘 要】本文通過分析中性點不接地、經(jīng)消弧線圈接地和經(jīng)電阻接地三種方式，提出了中性點經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻的接地方式，并分析了該方案的選線原理。實際的運行結(jié)果表明，該方案能準確、快速地選出故障線路。

【關(guān)鍵詞】并聯(lián)電阻；消弧線圈；小電流接地

0 引言

近年來，隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，對煤炭需要的加大，使得煤礦的產(chǎn)量越來越大，煤礦井下電纜出線日漸增多，系統(tǒng)對地電容電流急劇增加，接地弧光不易自動熄滅，容易產(chǎn)生間隙性弧光過電壓，進而造成相問短路，使事故擴大。當發(fā)生單相接地故障時，如果采用中性點不接地方式，由于電容電流較大，導致弧光不能自熄，嚴重威脅著電力系統(tǒng)的安全運行。中性點不接地和經(jīng)消弧線圈接地時，單相接地故障電流小、有利于故障自恢復、電磁兼容性好，但過電壓水平高，接地故障檢測困難。中性點經(jīng)電阻接地有利于限制過電壓水平，接地故障易于檢測，但電阻值較小時故障電流大，對電磁兼容性和人身設(shè)備安全應(yīng)予以重視。通過對比中性點不接地、經(jīng)消弧線圈接地和經(jīng)電阻接地三種方式的優(yōu)缺點，文章提出一種經(jīng)消弧線圈并聯(lián)中值電阻接地的中性點接地方式是合適和可行的。因為這種方法吸取了中性點不接地和經(jīng)電阻接地的優(yōu)點，既考慮了單相接地故障電流小、有利于故障自恢復、電磁兼容性好；又有利于限制過電壓水平，接地故障易于檢測。可見，這是一種很好的方法。

1 消弧線圈接地系統(tǒng)帶來的選線問題

由于消弧線圈的存在，它有補償作用，減小了故障線路的零序電流，原有的不接地方式下的選線原理不再適用。

我國的《煤礦安全規(guī)程》明確規(guī)定：礦井高壓6kV電網(wǎng)的單相接地電容電流不得超過20A。為克服這一缺點可采用中性點經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，當發(fā)生單相接地故障時形成與接地電容電流大小相近、方向相反的電感電流IL.與電容電流IC，相互補償，使接地電流變得很小或等于0（一般為防止電網(wǎng)發(fā)生串聯(lián)諧振等不利現(xiàn)象，采用K=IL/IC>l的過補償方式），消除接地處的電弧，以及由此產(chǎn)生的一切危害。此外，消弧線圈的存在還可以顯著減小故障相電壓的恢復速度，從而減小了電弧重燃的可能性，使單相接地故障自動消除。由于并聯(lián)高電阻增加了接地系統(tǒng)的有功分量，消弧線圈補償了接地電流，因而可以加速系統(tǒng)儲能的衰減，有效抑制共振過電壓和線性諧振過電壓，使故障相的恢復電壓幅值和上升速度下降，電弧接地過電壓值明顯下降，接地電流明顯減小，并且可以采用全補償和過補償運行方式，解除了對脫諧的顧慮，是煤炭系統(tǒng)6～35kv較大電網(wǎng)理想的接地方式。

2 消弧線圈接地系統(tǒng)的補償

2.1 完全補償

它雖可使接地點的電流為零，但卻有嚴重的缺點，因為此時正是電路滿足串聯(lián)諧振的條件。如果三相對地電容不相等或斷路器三相不同時合閘時，出現(xiàn)的零序電壓在串聯(lián)諧振回路中產(chǎn)生很大的電流，此電流在消弧線圈上會產(chǎn)生很大的壓降，使電源中性點的電壓大大升高，造成設(shè)備的絕緣損壞，因而不宜采用這種補償方式。

2.2 欠補償

當欠補償時，即IL>IC∑，分兩種情況：①如果補償以后的接地電流，大于本身線路電容電流ID，故障線路零序電流將減少，且方向由線路流向母線。②如果補償以后的接地電流ID，小于本身線路電容電流，故障線路零序電流不但大小變化，且方向也變?yōu)橛赡妇€流向線路。上述情況表明，在欠補償方式下，故障線路零序電流（功率）的方向是不固定的。同時，考慮到因運行方式變化系統(tǒng)電容電流IC∑減少時，有可能又出現(xiàn)串聯(lián)諧振。因此，這種補償方式很少采用。

2.3 過補償

過補償就是IL

3 消弧線圈并聯(lián)中值電阻接地方式

并聯(lián)電阻的作用是抑制過電壓和為接地故障檢測提供有功電流信息。

當發(fā)生單相接地故障且電網(wǎng)零序電壓超過整定值時，按預先設(shè)定的脫諧度調(diào)節(jié)消弧線圈至補償狀態(tài)。在故障初始階段不接人并聯(lián)電阻，以充分發(fā)揮消弧線圈補償故障電流、減緩故障相恢復電壓上升速度的作用，提高瞬時性故障自恢復概率。經(jīng)過一段時間，如零序電壓持續(xù)存在，接人并聯(lián)電阻，首先消除可能存在的消弧線圈電感與電網(wǎng)對地電容串聯(lián)諧振引起的虛幻接地現(xiàn)象，如零序電壓仍然存在，則認為電網(wǎng)發(fā)生永久性接地故障，利用電阻的投切進行故障選線。

脫諧度小的消弧線圈將產(chǎn)生各種諧振過電壓，電網(wǎng)中各種操作及電網(wǎng)發(fā)生其它故障時都可能產(chǎn)生危險的過電壓。因此電網(wǎng)正常運行時，消弧線圈的脫諧度越大越好，最好是退出運行。采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式，能有效的限制發(fā)生單相接地故障時流過接地點的故障電流，達到滅弧作用，因此提高供電可靠性、電氣設(shè)備和線路的絕緣水平，對通信系統(tǒng)的干擾等方面具有很好的作用。這已被大量的實際運行經(jīng)驗所驗證。

4 結(jié)束語

現(xiàn)有的接地選線方法，在中性點改為經(jīng)消弧線圈接地后，有的已不能再用，有的雖然能用但有較大的局限性，選線效果不理想。采用消弧線圈接地方式后，增加了單相接地故障選線的難度。而本設(shè)計中的消弧線圈并聯(lián)中值電阻選線的方法綜合利用了兩種接地方式的優(yōu)點，對瞬時性接地和永久性接地均能提供滅弧功能，在發(fā)生永久性接地時，通過瞬時投入中值電阻，準確選出故障線路，大大提高了供電的可靠性，兼具了消弧線圈接地系統(tǒng)和小電阻接地系統(tǒng)的優(yōu)點，是一種較為理想的新型接地方式。為解決小電流接地系統(tǒng)的接地選線問題提供了一種有效途徑。

【參考文獻】

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