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中性點不接地系統(tǒng)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(yè)有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年07月28日
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2013年第5期煤礦機(jī)電·125·
AC380／220 V
圖4 2號空壓機(jī)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(tǒng)單相
接地故障淺析
孫引忠
(河南省許平煤業(yè)有限公司，河南平頂山467000)
中圖分類號：TM862+．3 文獻(xiàn)標(biāo)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(dǎo)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(dǎo)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(shè)方式進(jìn)入，電纜長度各約500 nl，電纜與架空進(jìn)線及隔
離的連接均采用傳統(tǒng)的熱縮型電纜終端頭。
2012年8月31日，方山變電站35 kV設(shè)備區(qū)發(fā)生事故
開關(guān)跳閘，變電站失壓，并發(fā)現(xiàn)A相電纜頭也被擊穿。經(jīng)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(xù)時間的增長，導(dǎo)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(fā)文方線c相對地放
電，使其故障擴(kuò)大，兩處接地形成非金屬性短路，使文殊站饋
線開關(guān)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(yán)
重老化、絕緣降低。
3)系統(tǒng)電容電流超標(biāo)
據(jù)了解，事故變電站的35 kV母線電容電流高達(dá)42 A，
遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于規(guī)程的允許值10 A。在系統(tǒng)電容電流較大時，接地
電弧不能自動熄滅，就可能出現(xiàn)接地電弧時燃時滅的不穩(wěn)定
狀態(tài)，電弧重燃熄滅的間歇過程，導(dǎo)致電網(wǎng)中電感和電容回
路的電磁振蕩，從而在同一電源的電網(wǎng)中產(chǎn)生電弧接地過電
壓。當(dāng)發(fā)生間歇性弧光接地時，由于不穩(wěn)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(dá)
3．15～3．5倍相電壓，這對電力系統(tǒng)的設(shè)備危害極大，即由電
纜絕緣擊穿的積累效應(yīng)，在弧光接地過電壓的持續(xù)作用下，
造成電纜絕緣的積累性損傷，非故障相絕緣薄弱環(huán)節(jié)造成對
地?fù)舸?，進(jìn)而發(fā)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(dāng)一回電
源線路故障時，另一回路不受影響，繼續(xù)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(shè)消弧線圈或采用消弧線圈自動跟蹤補(bǔ)
償裝置，根據(jù)電力運行規(guī)程，中性點不接地系統(tǒng)電容電流超
標(biāo)時，一律應(yīng)裝設(shè)消弧線圈。消弧線圈的容量應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)
5—10年的發(fā)展規(guī)劃確定。主要優(yōu)點為：
(1)降低了電網(wǎng)絕緣閃絡(luò)(如雷擊閃絡(luò))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(wǎng)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(shè)備的
反擊以及對信息系統(tǒng)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(shù)據(jù)
·126· 煤礦機(jī)電2013年第5期
縮型電纜終端頭的密封方法工藝復(fù)雜，不好控制，且對施工
天氣(干燥、潔凈)要求苛刻，施工質(zhì)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(jìn)行密封，具有制作工藝簡單，
施工時間短，性能可靠、維護(hù)安裝方便等優(yōu)點。
3建議
1)煤礦供電在選擇雙回路電源時，當(dāng)一回路發(fā)生故障
停止供電時，另一回路應(yīng)不中斷供電；電源線路宜采用架空
線，進(jìn)出變電站方式不推薦使用高壓電纜。
2)由于環(huán)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(chǎn)品，可以減少因爬電距離不足而出現(xiàn)
的絕緣擊穿事故。
3)加強(qiáng)日常巡線工作，重點是電纜與架空線的連接處，
應(yīng)定期進(jìn)行絕緣檢查工作，及時發(fā)現(xiàn)隱患，減少事故發(fā)生的
概率。
4)隨著礦井開拓的延伸，應(yīng)及時地了解負(fù)荷動態(tài)，合理
地整定消弧線圈的補(bǔ)償范圍，可有效地防止弧光接地過電
壓，避免事故的擴(kuò)大化。
(收稿日期：2013—04—26)
文蘋編號：1001—0874(2013)05—0126—02
單軌吊機(jī)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(yè)有限責(zé)任公司，新疆伊犁835000)
中圖分類號．TD528+．9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
伊犁新礦煤業(yè)有限責(zé)任公司礦井屬于籌建礦井，采用斜
井開拓方式，礦井設(shè)計生產(chǎn)能力6．0 Mt／a，副斜井采用德國
SMT沙爾夫機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的3部DZl800 3+3柴
油單軌吊機(jī)車輔助運輸，每部額定載重24 t。2011年正式運
轉(zhuǎn)，實踐證明是一種運力大，安全效率和經(jīng)濟(jì)效率高、適用性
極強(qiáng)的運輸系統(tǒng)。
1 巷道支護(hù)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(hù)，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(dǎo)軌，吊掛方式
如圖1(a)所示。副斜井后段770 m，采用錨網(wǎng)噴二次支護(hù)，
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?！?。，支護(hù)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(guī)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(dāng)單軌吊運行至
吊掛點正下方時，d=7r／2，N=Po；當(dāng)單軌吊運行到最遠(yuǎn)點
時，0t=一百／2，N=0。
Ⅳ應(yīng)小于吊掛構(gòu)件的允許載荷[Jp]，即：
N≤[P] (2)
根據(jù)輔助運輸系統(tǒng)現(xiàn)狀，單軌吊最大運輸載荷P0約為
240 kN，理想狀態(tài)下．由6個吊掛點承擔(dān)，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(huán)最
小破斷力為180 kN，安全系數(shù)分別為8．7和4．5，均符合強(qiáng)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(jù)第三強(qiáng)度理論推導(dǎo)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(yīng)力。
當(dāng)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(dāng)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?！恫傻V工
程設(shè)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(yán)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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