煤礦6 k V系統地面單項接地造成井下停電的故障分析及對策

胡 波

（山西正華實業集團有限責任公司，山西 太原 030013）

現代煤礦發展到了機械化與信息化的時代，煤礦供電是維系通風、運輸、采煤、掘進、提升、排水、瓦斯監控、通訊、安全救援等正常安全運轉的關鍵環節。本文針對煤礦供電中具體發生的停電故障進行分析，有利于總結經驗、促進煤礦提高供電質量。

1 煤礦供電形式及其停電故障

正華公司5座煤礦均由雙回路35 kV線路經兩臺主變壓器降壓后，采用放射式系統以6 kV（其中一個礦為10 kV）出線，向地面生產、生活系統和井下生產系統供電，供電設計符合《煤礦安全規程》和煤礦供電要求，但運行中多次發生6 kV系統地面支路的單項接地、造成井下中央變電所高壓開關漏電保護動作丟閘的大范圍停電故障。見圖1，由于供電線路單項接地故障在不同煤礦發生過3次，并且造成井下中央變電所停電故障。第一次是由于下大雨后架空線與大樹相連造成，第二次是由于地面基建施工不慎造成，第三次是由于維檢中一臺開關小車機構發生故障造成。

圖1 停電故障示意圖

按《煤礦安全規程》第四百五十五條中規定：“井下高壓電機、動力變壓器的高壓控制設備，應有短路、過負荷、接地、欠壓釋放保護”；《煤礦安全規程》第四百五十七條中規定，“地面變電所和井下中央變電所的高壓饋電線上，必須裝有選擇性的單項接地保護裝置；供移動變電站的高壓饋電線上，必須裝有選擇性的動作跳閘的單相接地保護裝置”。山西正華公司的供電設計完全符合《煤礦安全規程》的要求，可排除設計中的缺陷或不足之原因。

2 造成停電故障的理論分析

根據國家對煤礦供電的規定和要求，結合圖1看出：當地面6 kV線路發生接地時，配電柜裝有選擇性單相接地保護只顯示該線路發生接地并報警，允許不丟閘動作延時2 h，完全符合供電設計規范要求，而且井下中央變電所又是無接地的支路，為什么會造成上述停電故障呢？

2.1 對煤礦供電單項接地故障的電容電流分析

圖2 單相接地時三相不直接接地電容電流分布圖

1）由圖2可以看出，故障線路2處產生的零序電流ID方向是由線路流入母線，且零序電流為全系統非故障元件對地電容電流之合ID=（ic1+ib1）+（ic2+ib2），實際煤礦供電中的供電支路多達十多路甚至數十路，所以實際中全系統非故障元件對地電容電流之合應為IDS=（ic1+ib1）+（ic2+ib2）+…+（icj+ibj），數值一般較大。

2）由圖2看出，非故障線路1處產生的零序電流方向是由母線流向線路，且數值等于（ic1+ib1）明顯較小。

3）根據以上電流方向性、大小性不同的特點分析，我們認為造成零序保護的誤動作有兩種可能：第一種是零序電流信號的進線和出線方向接反；第二種是零序互感器中的電纜穿芯方向不正確。經檢查沒有出現上述問題，從理論上講，不應該出現漏電保護動作自動丟閘。

2.2 造成中央變電所停電故障的診斷

正華公司6 kV系統3次發生地面支路的單項接地，造成井下中央變電所高壓開關漏電保護動作丟閘的大范圍停電故障中,井下高壓開關柜故障記錄均顯示了漏電保護動作，已經明確故障原因是漏電，然而這又與保護系統有電流方向型（或功率方向型）的判斷性產生明顯矛盾。為什么會矛盾呢？筆者認為上述理論分析只注重了6 kV供電的故障線與非故障線的零序電流方向性、大小性的差別問題，而忽視了故障會同時引起漏電保護系統本身的低壓供電電壓、電流波動所受影響。實際使用中，漏電保護生產廠家眾多、質量差異、性能差異、穩定性也不同；在線路出現故障后，當地面6 kV發生單項接地時，由于地面變電所采用了定時限保護、只報警不丟閘，而此時井下高壓開關保護系統的低壓系統中的電壓、電流必然產生波動變化受其影響，這就會使井下高壓開關漏電保護性能不穩定、產生誤動作發生丟閘故障。

3 消除停電故障的整改對策

根據上述分析，采取了如下整改對策：

1）針對井下中央變電所高壓開關的保護廠家不一、型號雜多、性能差異大的問題，我們選用了質量好、性能穩定、廠家型號統一的保護。

2）對井下保護值進行了分級整定。

3）采用了煤礦供電自動監測監控系統，增加了微機保護功能，強化了煤礦井下供電系統的保護手段。

4）對地面6 kV架空線路更換使用了絕緣線，預防和減少了架空線的接地短路故障。

5）地面35 kV變電所值班員發現地面接地故障時，要及時斷開故障線路，確保煤礦井下和煤礦一級負荷的供電安全。

6）經過采取上述整改措施后，近幾年我公司的供電質量明顯得到了改善，再沒有發生過同類停電故障。

[1]國家安全生產監督管理總局.煤礦安全規程[S].北京：煤炭工業出版社.2011.

[2]賀家李,宋從矩,李永麗,董新洲.電力系統繼電保護原理[M].北京:中國電力出版社,2007.