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中性點不接地系統單相接地故障淺析

文檔作者：孫引忠文檔來源：河南省許平煤業有限公司		點擊數：	更新時間： 2022年07月28日
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2013年第5期煤礦機電·125·
AC380／220 V
圖4 2號空壓機啟動柜改造后的原理圖
(收稿日期：2013-04-03)
文章編號：1001—0874(2013 J05—0125一02
中性點不接地系統單相
接地故障淺析
孫引忠
(河南省許平煤業有限公司，河南平頂山467000)
中圖分類號：TM862+．3 文獻標識碼：B
1方山35 kV變電站事故原因分析
方山35 kV變電站為礦井供電，主變壓器容量為2×
12 500 kVA，正常情況下為分列運行方式；兩回電源線路供
電，一回是35 kV引自文殊110 kV變電站，為雙回路電源供
電，主變壓器容量2×31 500 kVA，并列運行方式，導線型號
LGJ一150，線路全長11 km；另一回是35 kV引自程莊35 kV變
電站，為單電源供電，導線型號LGJ一150，線路全長5 km。由
于受地形及空間的限制，它們均采用35 kV單芯電力電纜架
空敷設方式進入，電纜長度各約500 nl，電纜與架空進線及隔
離的連接均采用傳統的熱縮型電纜終端頭。
2012年8月31日，方山變電站35 kV設備區發生事故
開關跳閘，變電站失壓，并發現A相電纜頭也被擊穿。經查
主要原因為：
1)運行方式問題
兩回線路的電源點均為文殊站35 kV兩段母線，由于程
方線電纜頭B相存在絕緣薄弱點，對地間歇性電弧，形成弧
光接地，拉弧持續時間的增長，導致絕緣擊穿，B相直接接
地，而此時非故障相對地電壓升高，引發文方線c相對地放
電，使其故障擴大，兩處接地形成非金屬性短路，使文殊站饋
線開關過流跳閘，這樣兩回路故障均切除，方山站全站失壓。
方山站地理接線如圖1所示。
方變些翌．kV罌程方線竺變電站=》方程線。v
圖1方山站地理接線示意圖
2)線路存在絕緣薄弱點
熱縮電纜頭絕緣降低的主要原因是電纜頭工藝有問題，
影響了使用年限。自2004年起安裝運行了8年，電纜頭嚴
重老化、絕緣降低。
3)系統電容電流超標
據了解，事故變電站的35 kV母線電容電流高達42 A，
遠遠高于規程的允許值10 A。在系統電容電流較大時，接地
電弧不能自動熄滅，就可能出現接地電弧時燃時滅的不穩定
狀態，電弧重燃熄滅的間歇過程，導致電網中電感和電容回
路的電磁振蕩，從而在同一電源的電網中產生電弧接地過電
壓。當發生間歇性弧光接地時，由于不穩定的間歇性電弧多
次不斷的熄滅和重燃，在故障相和非故障相的電感電容回路
上會引起高頻振蕩過電壓，非故障相的過電壓幅值一般可達
3．15～3．5倍相電壓，這對電力系統的設備危害極大，即由電
纜絕緣擊穿的積累效應，在弧光接地過電壓的持續作用下，
造成電纜絕緣的積累性損傷，非故障相絕緣薄弱環節造成對
地擊穿，進而發展成為相間短路。
2防治措施
1)變更運行方式
由文殊站分列運行，提高電源供電的可靠性，當一回電
源線路故障時，另一回路不受影響，繼續保持供電。若文殊
站并列運行，方山站電源可靠性不高，須另找新的電源點，方
可解決全站失壓問題。
2)采用消弧線圈措施
變電站母線裝設消弧線圈或采用消弧線圈自動跟蹤補
償裝置，根據電力運行規程，中性點不接地系統電容電流超
標時，一律應裝設消弧線圈。消弧線圈的容量應根據系統
5—10年的發展規劃確定。主要優點為：
(1)降低了電網絕緣閃絡(如雷擊閃絡)接地故障電流
的建弧率，減少了線路跳閘率。
(2)金屬性接地故障時，可帶單相接地運行，改善了電
網不間斷供電，提高了供電可靠性。
(3)接地工頻電流(即常稱的殘流)小，降低了地電位升
高，減小了跨步電位差和接地電位差，減小了對低壓設備的
反擊以及對信息系統的干擾。
3)更換電纜終端頭
采用冷縮型電纜終端頭代替熱縮型電纜終端頭。因熱
萬方數據
·126· 煤礦機電2013年第5期
縮型電纜終端頭的密封方法工藝復雜，不好控制，且對施工
天氣(干燥、潔凈)要求苛刻，施工質量難以保證，很容易造成
接頭處防水、防潮性能不佳，絕緣水平低下的隱患。而冷縮
電纜頭采用高彈性的密封膠進行密封，具有制作工藝簡單，
施工時間短，性能可靠、維護安裝方便等優點。
3建議
1)煤礦供電在選擇雙回路電源時，當一回路發生故障
停止供電時，另一回路應不中斷供電；電源線路宜采用架空
線，進出變電站方式不推薦使用高壓電纜。
2)由于環境的不斷惡化，新選或更換電纜終端頭時，采
用高一級防污水平的產品，可以減少因爬電距離不足而出現
的絕緣擊穿事故。
3)加強日常巡線工作，重點是電纜與架空線的連接處，
應定期進行絕緣檢查工作，及時發現隱患，減少事故發生的
概率。
4)隨著礦井開拓的延伸，應及時地了解負荷動態，合理
地整定消弧線圈的補償范圍，可有效地防止弧光接地過電
壓，避免事故的擴大化。
(收稿日期：2013—04—26)
文蘋編號：1001—0874(2013)05—0126—02
單軌吊機車軌道懸吊安裝
方式的分析
孫培國，周廣宇，黃丙剛
(伊犁新礦煤業有限責任公司，新疆伊犁835000)
中圖分類號．TD528+．9 文獻標識碼：B
伊犁新礦煤業有限責任公司礦井屬于籌建礦井，采用斜
井開拓方式，礦井設計生產能力6．0 Mt／a，副斜井采用德國
SMT沙爾夫機械制造有限公司生產的3部DZl800 3+3柴
油單軌吊機車輔助運輸，每部額定載重24 t。2011年正式運
轉，實踐證明是一種運力大，安全效率和經濟效率高、適用性
極強的運輸系統。
1 巷道支護方式與軌道吊掛方式
副斜井前段450 m，采用鋼筋混凝土支護，每隔2 m使用
2根M22×500 mm的短錨桿，外露150 mm，錨固方式為全
錨，錨固力不小于41 kN，兩個吊掛板掛一根導軌，吊掛方式
如圖1(a)所示。副斜井后段770 m，采用錨網噴二次支護，
每隔2 m使用2根由22×2 500 mm的錨桿固定吊掛，外露
150 mm，錨固方式為端錨，錨固力不小于82 kN，采用單吊掛
板吊掛，吊掛方式如圖1(b)所示。兩段巷道傾角均為14。。
煤層輔助運輸大巷傾角為0。或順煤層6。～8。，支護方式和
吊掛方式與副斜井后半段相同。
2軌道懸吊點受力分析
在井下運輸過程中，軌道吊掛點所受的力隨單軌吊到該
＼袋
I
J『一L
a) (I)】
圖1 單軌吊軌道吊掛方式
吊掛點的距離不斷變化，近似正弦曲線規律，軌道的重量很
小，忽略不計，可表示為：
1
Ⅳ=÷P0(1+sin O／) (1)
二
式中，Ⅳ為吊掛點所受的動載，kN；Po為單軌吊及貨物引起
的最大載荷，kN(相對而言，軌道的重量很小，可忽略不計)；
僅為單軌吊重心距吊掛點距離的變換角度，當單軌吊運行至
吊掛點正下方時，d=7r／2，N=Po；當單軌吊運行到最遠點
時，0t=一百／2，N=0。
Ⅳ應小于吊掛構件的允許載荷[Jp]，即：
N≤[P] (2)
根據輔助運輸系統現狀，單軌吊最大運輸載荷P0約為
240 kN，理想狀態下．由6個吊掛點承擔，每個吊掛點承受的
最大靜拉力為40 kN。吊掛鏈最小破斷力為350 kN，吊環最
小破斷力為180 kN，安全系數分別為8．7和4．5，均符合強度
要求。
由于單軌吊運行時有輕微振動，錨桿可能松動甚至滑
脫，故采用雙錨桿懸吊，以減少錨桿松動滑脫的危險。錨桿
的截面積也可以減小。根據第三強度理論推導得出錨桿截
面計算公式為：
A≥／P2+4Q2／[盯] (3)
式中，P為錨桿承受的拉力；Q為錨桿承受的剪切力；[or]為
錨桿的許用應力。
當雙錨桿垂直頂板錨固時，如圖2所示。Po=2P，Ot=
2／3，Q=Ptan口。由式(3)得：
A≥(2尸／『盯])~／1+4tan2盧／2 (4)
式中，2P／[盯]即為單錨桿吊掛所需的錨桿截面積。當盧≥
40．9。時，雙錨桿懸吊所需錨桿截面積大于單錨桿懸吊所需
錨桿截面積。另外，兩根錨桿之間有最小間距的要求，否則
兩錨桿孑L之間的巖石有留存不住，造成安全隱患。《采礦工
程設計手冊》要求兩條吊掛鏈的夾角Ot在300一60。之間，或
口取15。一30。最佳。
在實際施工中，錨桿不能嚴格垂直于頂板，且在兩錨桿
間距較近的情況下，采用V型吊掛方式，錨桿沿鏈條方向布
霉～

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