淺談礦用接地選線方法的使用及應用現狀

摘要：根據我國煤礦供電網中接地系統發生接地故障的具體情況和相對應的接地選線方法，提出了非選擇性漏電保護系統和選擇性漏電保護系統中適用的保護方法，并結合現場試驗情況進行了相關對比和選擇，最后提出自己的見解。

關鍵詞：礦井小電流接地系統；單相接地故障；信號注入法；選擇性漏電保護裝置；故障測距

中圖分類號：TD文獻標識碼：A文章編號：1006-4117（2011）03-0320-01

目前我國大多數煤礦6—35kV的供電網中性點主要采用經消弧線圈接地或中性點不接地，少數經高電阻接地。采用中性點經消弧線圈接地的系統，由于電纜線路的分布電容比架空線路大，在發生單相接地故障后當消弧線圈投入不及時，產生的電弧或釋放的火花會給煤礦安全生產帶來極大的隱患。隨著分布電容的增大，接地點電弧不能自行熄滅并引起弧光接地過電壓，甚至發展成為嚴重的系統性事故。必須立即選出故障線路并盡快跳閘切除故障，確保井下的安全。中性點接地系統中，單相接地故障的幾率較高，故障時，另外兩相電壓會超過負荷設備額定電壓，持續時間長的話有可能造成負荷設備絕緣擊穿，造成事故。本文就目前礦井眾多接地故障選線方案，敘述礦用接地選線的使用情況。

一、目前接地選線方法

在眾多的礦井漏電保護接地故障選線與定位的方法中，信號注入法由于利用了信號自身的信息進行選線和定位，其性能與接地電流的大小和方向無關，適合不同結構的小電流接地系統，獲得了廣泛的應用。信號注入法的可靠性和準確性與注入信號的形式（幅值與頻率）以及故障狀態密切相關。因此，分析信號的頻率、注入方式以及過渡電阻和分布電容對選線準確性的影響是很有必要的。同時由于井下保護單元安裝的特殊性，各保護單元和主機之間通信困難，必須尋找新的單相接地故障選線解決方案。

在煤礦供電系統中，小電流接地系統單相接地故障選線和定位裝置又稱為漏電保護裝置。我國現有的煤礦漏電保護系統主要有選擇性漏電保護系統和非選擇性漏電保護系統。但在具體工作中，由于保護原理、硬件方面、保護方式以及上下級配合不合理等原因，現有選擇性漏電保護裝置誤動作的幾率很高。非選擇性漏電保護系統則不具有選擇性，一般采用附加直流電源進行工作的檢漏繼電器，電網中不管哪個地方發生了漏電故障，直流檢測電流都可能形成通路，使檢漏繼電器跳閘。如JY82、JL80系列，JJKB30以及BJD2—380/660檢漏繼電器。目前，井下供電系統的漏電保護裝置常常采用無選擇性的漏電保護裝置配合漏電閉鎖保護裝置工作。

（一）非選擇性漏電保護系統

附加直流電源式漏電保護實質就是根據歐姆定律計算漏電電阻，動作值整定簡單，數值固定而且能反映電網對地的絕緣狀況，故障跳閘不受故障類型(對稱或不對稱)和發生的時間、地點的影響，目前我國井下低壓電網的漏電保護大多采用這種保護原理。

漏電閉鎖保護是礦用空氣壓縮機的必設保護，其作用在于對電動機定子繞組對地絕緣水平進行合閘前的監視，當對地絕緣電阻下降到規定值或小于規定值時將電機閉鎖，使之不能送電。

此外，利用監測系統零序電壓的絕緣監察裝置也已廣泛使用。小電流接地系統發生單相接地故障時在電壓互感器開口三角形上將會出現零序電壓。利用二次側接成開口三角形的三相五柱式電壓互感器，當系統發生單相故障時，開口三角形端將出現接近100V的零序電壓，使過電壓繼電器動作，啟動中央信號回路的電鈴和光字牌，運行人員可依據現象判斷出電網上發生了單相接地故障。

（二）選擇性漏電保護系統

現有選擇性漏電保護系統按照利用信號方式不同可分為主動式選線和被動式選線。主動式選線方法需向電網附加注入信號，目前常用的主動式選線方法主要包括信號注入法、殘留增量法和中電阻法等幾種。被動式選線方法利用電網發生接地故障時其自身產生的電壓、電流信號來進行選線，主要包括利用故障穩態信息選線法和利用故障暫態信息選線法兩大類。

目前，煤礦選擇性漏電保護的選擇，主要以零序電壓、零序電流、零序功率方向保護為判據。由于消弧線圈的接入會補償電容電流，可能造成各支路中零序電流的大小無法區分，相位相同，所以頻繁出現漏電保護誤動作，甚至出現井上漏電造成井下開關跳閘，嚴重威脅著煤礦安全供電，限制了選擇性漏電保護的廣泛應用。

1、零序電流比幅、比相法。零序電流比幅法，是選擇電容電流幅值變化最大的線路為故障線路；或者是選擇零序電流幅值最大的線路，或者選擇工頻零序電流幅值超越門檻值的線路為故障線路。比相法是利用中性點不接地系統故障線路工頻零序電流方向與所有健全線路均相反的特點進行選線，零序電流在非故障線路上是由母線流向線路，而在故障線路上是由線路流向母線，兩者恰好相反。零序電流比幅、比相法的致命問題是不適用于諧振接地電網。由于該電網中消弧線圈補償電流的存在，補償后的電流是感性的，為流過消弧線圈的零序電流與非故障元件零序電流之差，往往故障線路電流幅值小于非故障線路；且故障線路零序電流的方向與非故障線路相同，都由母線流向線路。

2、零序功率方向法。零序無功功率方根據正常線路與故障線路電壓之間方向的關系選擇無功功率小于零的線路為故障線路，但不適用于諧振接地系統。由于電網線路存在對地電導，特別是消弧線圈串/并聯的非線性電阻將產生一定的有功電流且不能被消弧線圈補償，因此故障電流中含有有功分量，而非故障線路零序電流中只流過線路對地電容，無有功分量或有功功率。

3、拉線法。原理就是指小電流接地系統發生單相接地故障時在電壓互感器開口三角形上將會出現零序電壓，利用電壓繼電器，發出接地信號，值班人員依次拉合所有出線，接地信號消失時，即為接地線路。拉線法是在其它原理漏電保護不能正常工作時使用，自動化程度較低，且會造成非故障線路的停電，影響正常的生產甚至危害井下安全，還會浪費大量的人力資源。

二、結論

利用穩態信號選線方法實際應用效果并不理想，而利用故障后的暫態信號進行檢測故障線路，不受消弧線圈的影響且不受故障點電弧不穩定的影響，該方法適應性強，靈敏度高，容易實現，是對傳統接地選線方法的有力補充。

作者單位：河南工業貿易職業學院

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