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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(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(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(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
重老化、絕緣降低。
3)系統(tǒng)電容電流超標
據(jù)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(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
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
地擊穿，進而發(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
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(yōu)點。
3建議
1)煤礦供電在選擇雙回路電源時，當一回路發(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)加強日常巡線工作，重點是電纜與架空線的連接處，
應(yīng)定期進行絕緣檢查工作，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)及時地了解負荷動態(tài)，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(yè)有限責(zé)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(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沙爾夫機械制造有限公司生產(chǎn)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(zhuǎn)，實踐證明是一種運力大，安全效率和經(jīng)濟效率高、適用性
極強的運輸系統(tǒng)。
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(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，
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(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(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，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?！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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