顧北礦10kV系統(tǒng)接地電容電流的補償應(yīng)用

摘要：根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定嚴禁由地面中性點直接接地的變壓器或發(fā)電機直接向井下供電，且礦井高壓電網(wǎng)，必須采取措施限制單項接地電容電流不超過20A。隨著顧北礦10kV高壓電纜出線的增多，系統(tǒng)對地電容電流急劇增加，單項接地后流經(jīng)故障點的電流較大，電弧不易熄滅，容易產(chǎn)生間隙性弧光接地過電壓，導(dǎo)致事故跳閘。顧北礦未采取補償措施前10kV系統(tǒng)中接地電容電流值分別在40A左右，理論和運行經(jīng)驗證明10～35kV不接地系統(tǒng)的電容電流>5A后產(chǎn)生弧光接地、過電壓的幾率不可忽視。因此單相接地電容電流問題是煤礦安全供電必須解決的問題。本文便對顧北礦接地電容電流的補償進行說明。

關(guān)鍵詞：接地電容 補償 煤電

1概述

顧北礦110kV變電所一次側(cè)采用電壓110kV進線，二次側(cè)電壓10kV，分兩段運行，隨著10kV出線電纜的增多，10kV配電網(wǎng)絡(luò)中單相接地電容電流將急劇增加，目前兩段10kV系統(tǒng)中接地電容電流值分別為38.31A，35.75A，單項接地后流經(jīng)故障點的電流較大，電弧不易熄滅，容易產(chǎn)生間隙性弧光接地過電壓，導(dǎo)致事故跳閘，目前地面110kV變電所變壓器低壓側(cè)為△接線，系統(tǒng)低壓側(cè)無中性點引出，因此，為解決以上問題，在變電所設(shè)計中采用10kV接地變、消弧線圈及接地選線成套裝置，該裝置通過消弧線圈自動調(diào)諧裝置對接地電容電流進行補償。

2 單相接地電容電流的危害

因為煤礦工作環(huán)境的特殊性，為防止發(fā)生單相接地時造成人身觸電及單相短路電流在地中流過時，可能導(dǎo)致電氣雷管的提前引爆，威脅人身安全，嚴禁變壓器中性點接地。但中性點不接地的高壓電網(wǎng)中，單相接地電容電流的危害又是不可避免，主要體現(xiàn)如下：

2.1 弧光接地過電壓危害 當電容電流過大，接地點電弧不能自行熄滅，出現(xiàn)間歇性電弧接地時，產(chǎn)生弧光接地過電壓，這種過電壓可達相電壓的3-5倍或更高，它不僅擊穿電網(wǎng)中的絕緣薄弱環(huán)節(jié)，而且對整個電網(wǎng)絕緣都有很大的危害。

2.2 造成接地點熱破壞及接地網(wǎng)電壓升高 單相接地電容電流過大，使接地點熱效應(yīng)增大，對電纜等設(shè)備造成熱破壞，該電流流入接地網(wǎng)后由于接地電阻的原因，使整個接地電網(wǎng)電壓升高，危害人身安全。

2.3 交流雜散電流危害 電容電流流入大地后，在大地中形成雜散電流，該電流可能產(chǎn)生火花，引燃可燃氣體、煤塵爆炸等，可能造成雷管先期放炮，并且腐蝕水管，氣管等金屬設(shè)施。

2.4 接地電弧還會直接引起火災(zāi)，甚至直接引起可燃氣體、煤塵爆炸。

2.5 配電網(wǎng)對地電容電流增大后，架空線路尤其是雷雨季節(jié)，因單相接地引起的短路跳閘事故占很大比例。

3 消弧線圈自動調(diào)諧裝置原理簡單分析

電網(wǎng)的脫諧度ν由下式?jīng)Q定：

，消弧線圈對應(yīng)某一分接頭的電抗是已知的，但XC未知。通過改變一下分接頭位置，測出分接頭位置T1和T2位置的中性點電壓Un1和Un2以及它們之間的相角差θ，或者測量消弧線圈中電流I01和I02以及相應(yīng)的相角差，然后根據(jù)已知的電抗和三個測量值計算出電網(wǎng)實際的Xd和ν。

測量中性點電壓但忽略電網(wǎng)中損耗時，對應(yīng)分接頭T1和T2的Un1和Un2有以下關(guān)系

所以 （IL1，IL2為消弧線圈在分接頭1和2時消弧

線圈的電流）

從上式得出，測得兩次中性點電壓后，電網(wǎng)三相對地總電容及電網(wǎng)脫諧度就可求得。

由此得出在正常運行狀態(tài)下，消弧線圈欲調(diào)節(jié)的步驟可概括為：

①改變分接頭一個檔位；②測量分接頭改變前后中性點電壓；③運用上述IC公式計算出電網(wǎng)三相對地總電容并隨之計算當前檔位對應(yīng)的電網(wǎng)脫諧度；④根據(jù)脫諧度偏離設(shè)定標準值v0的程度決定是否調(diào)節(jié)。

如果消弧線圈串游較大電阻，則測量消弧線圈兩個檔位的電流I01和I02及它們之間的相角差對計算電網(wǎng)脫諧度較為方便。如下圖是零序回路阻抗三角形，根據(jù)該圖可求出如下關(guān)系：

①Z1Sinθ=ΔX12Cosψ；②Ue/I01=Z1；③Ue/I02Cosψ=R

因而 =cos2Ψ；

Ψ=

求得Ψ之后，就可知道XL-XC，從而求出ν。

4 實際應(yīng)用情況

顧北礦采用有載調(diào)匝式消弧線圈，該裝置屬于隨動式補償系統(tǒng)，這種消弧線圈是一帶鐵芯的電感線圈，設(shè)有多檔位分接頭，通過有載開關(guān)調(diào)整分接頭的位置，即采用有載調(diào)節(jié)開關(guān)改變工作繞組的匝數(shù)，達到調(diào)節(jié)電感的目的，有載調(diào)節(jié)開關(guān)每調(diào)節(jié)一檔時間10秒左右。其工作方式是采用串聯(lián)電阻限制諧振過電壓。消弧線圈的補償是預(yù)補償，即在系統(tǒng)發(fā)生單項接地前，消弧線圈已處于最佳補償狀態(tài)。

5 結(jié)束語

顧北礦110kV變電所采用有載調(diào)匝式消弧線圈后， 10kV電網(wǎng)接地電容電流的殘流值均控制在5A以下。充分滿足了煤礦安全規(guī)程的要求，為煤礦供電安全奠定基礎(chǔ)。