煤矿电网电容电流危害分析与治理

【摘 要】 电容电流指中性点不接地系统发生单相金属性接地时的容性电流。本文针对煤矿中性点不接地系统中的单相接地电容电流产生的危害进行分析，重点探讨煤矿电容电流的治理措施，确保矿井的安全供电。

【关键词】 煤矿 中性点不接地 电容电流 消弧线圈

在煤矿企业中一般采用中性点不接地系统应用于35kV变电所主变压器，中性点不接地系统的优点为单相接地产生的接地电流相对较小，对于单相接地故障来说并不能形成短路回路，系统可以安全运行一到两个小时。如果中性点不接地系统长时间运行，也很容易形成两相接地短路，如出现弧光接地故障还可能引起全系统过电压，再加上矿井井下环境潮湿，很容易出现单相漏电、单相接地故障等问题，严重威胁矿井的安全生产。本文重点分析单相接地故障时电容电压产生的危害，并针对此危害提出科学的治理方案，确保矿井的安全生产。

1 单相接地电容电流的危害

中性点不接地系统单相接地故障以及随之带来的接地电容电流的危害主要表现在以下三个方面。

（1）弧光接地过电压。当电容电流不断增大时，接地点的电弧不能自动熄灭，就可能造成间歇性电弧接地故障，并伴随弧光接地过电压的出现，这种过电压遍布的范围很广，持续的时间很长，产生的电压值较高，可达相电压的3到5倍之多，产生的危害也非常大。它不仅击穿电网中的绝缘薄弱环节，而且对整个电网绝缘都有很大的危害。

（2）造成接地点热破坏。对于井下电缆等设备来说，由于单相接地电容电流大，使接地点产生的热效应随之增大，这就不可避免的破坏井下电缆设备，降低电缆等设备的使用寿命。当电容电流过大时，还可能引起整个接地电网的电压升高，严重威胁矿井设备和人身安全。

（3）杂散电流。当电容电流进入大地后，可能与大地构成回路，在大地中形成杂散电流，这种电流容易产生火花，点燃可燃性气体，在井下狭窄的空间内，引发煤尘爆炸，也可能引燃雷管发生爆炸事故。

2 单相接地电容电流的测试

对于电容电流的测试一般采用直接测量法和间接测量法。直接测量法测量准确度相对间接测量法高，在现场实际测量更具可信度。但该方法也具备一定的风险，如果在单相人工金属性接地电流形成期间，系统的非测试相发生单相接地故障，就会使该不接地系统形成两相接地短路，因此测试时应采取严格的安全措施，并作好应急预案，以确保系统和试验人员的安全。当现场不具备采用直接测量法条件时，可采用间接测量法进行测量。间接测量法视测量时的电流频率可分为工频法和异频法。异频法在实际测量时，根据被测系统和网络的情况和特点，选择合适的方法进行。影响各种间接法测量准确度的因素较多，如电容电流的大小、三相不对称性、中性点初始位移电压的大小、接入元件或注入信号的参数等，对不同的间接测量法、不同的被试系统的试验结果其影响程度不同。试验前应收集系统的参数，对电容电流的大小范围进行预估。如间接测量法的测量结果与预估值相差较大，必要时可用直接测量法进行校核。煤矿6～10KV高压电网采用中性点不接地系统，中性点不接地系统的优点是单相接地电流较小，单相接地不形成短路回路，电力系统安全运行规程规定可继续运行1-2小时。在现代化煤矿中，随着配电网规模的增大，因其大部分为电缆供电，单相接地电容电流值也增大，长时间接地运行，很容易形成两相接地短路，弧光接地还会引起系统过电压，再加上井下环境十分恶劣、故障较多，高压电缆经常发生单相接地故障，过大的单相接地电流经常引起点看放炮和击穿现象，影响正常生产，并给矿井和人身安全带来严重的后果。《煤矿安全规程》第四百五十七条规定：“矿井高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流不超过20A”。因此，正确测量电网单相接地电流的情况，对保证矿井安全运行来说是极为重要的。

3 电容电流治理方案

根据测量结果，一般采用改中性点不接地系统为中性点经消弧线圈接地运行的方式来治理单相接地电容电流。根据单相接地电容电流的现状，充分考虑各种综合因素的影响，采用消弧线圈来进行补偿容量，不仅能满足补偿容量的需要，也为以后电网的发展和扩容预留了充分的发展空间。安装消弧线圈后，煤矿井下常用接地保护系统的零序过电流及零序无功功率方向性原理失效，因此，会造成接地保护拒动。针对单相接地电容电流治理，采用XBSG 系列消弧线圈时，充分考虑对漏电保护系统的影响，根据实际生产需要采用消弧线圈延时投入的方法，来消除消弧线圈对漏电保护系统造成的影响。

4 实施方案

消弧线圈一般采用预调式补偿方式，在单相接地故障发生后的前400ms内对接地电容电流实现全补偿，在400ms～2s之间消弧线圈处于欠补偿状态，2s后消弧线圈能自动调谐到全补偿位置。消弧线圈在单相接地故障发生的400ms内可以充分发挥电容电流补偿的作用，在400ms～2s时间段内不影响无功功率方向型漏电保护装置的使用，但需调整漏电保护动作时间均小于2s。比如兖州矿业公司兴隆庄煤矿采用消弧线圈装置自动跟踪电网对地的电容电流，根据电容电流的变化能自动跟踪补偿，始终使接地电流最小，这样就解决了电网电容电流超标的问题，电缆放炮和击穿事故就得到了有效的控制和预防，并能迅速分析处理电缆单相接地故障。

5 结语

总之，采用消弧线圈装置治理电容电流，效果十分明显，不仅减少了对电缆损害，也降低了人身触电的几率，为矿井的安全生产奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1]赵群，张坤，王金生.矿井高压电网单相接地电容电流的分析与抑制[J].科技广场，2008（12）：253-254.

[2]李福寿.中性点非有效接地电网的运行[M].北京：水利电力出版社，1993：109-111.

[3]李延军.限制弧光接地过电压的新技术[J].安徽水利水电职业技术学院学报，2002（2）：4-7.

[4]国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2006：247.

[5]李玲，李国庆，王振浩等.双单片机电容电流监测装置设计[J].电力自动化设备，2006，26（8）：80-82.