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中性点不接地系统单相接地故障浅析

文档作者：孙引忠文档来源：河南省许平煤业有限公司		点击数：	更新时间： 2022年07月28日
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2013年第5期煤矿机电·125·
AC380／220 V
图4 2号空压机启动柜改造后的原理图
(收稿日期：2013-04-03)
文章编号：1001—0874(2013 J05—0125一02
中性点不接地系统单相
接地故障浅析
孙引忠
(河南省许平煤业有限公司，河南平顶山467000)
中图分类号：TM862+．3 文献标识码：B
1方山35 kV变电站事故原因分析
方山35 kV变电站为矿井供电，主变压器容量为2×
12 500 kVA，正常情况下为分列运行方式；两回电源线路供
电，一回是35 kV引自文殊110 kV变电站，为双回路电源供
电，主变压器容量2×31 500 kVA，并列运行方式，导线型号
LGJ一150，线路全长11 km；另一回是35 kV引自程庄35 kV变
电站，为单电源供电，导线型号LGJ一150，线路全长5 km。由
于受地形及空间的限制，它们均采用35 kV单芯电力电缆架
空敷设方式进入，电缆长度各约500 nl，电缆与架空进线及隔
离的连接均采用传统的热缩型电缆终端头。
2012年8月31日，方山变电站35 kV设备区发生事故
开关跳闸，变电站失压，并发现A相电缆头也被击穿。经查
主要原因为：
1)运行方式问题
两回线路的电源点均为文殊站35 kV两段母线，由于程
方线电缆头B相存在绝缘薄弱点，对地间歇性电弧，形成弧
光接地，拉弧持续时间的增长，导致绝缘击穿，B相直接接
地，而此时非故障相对地电压升高，引发文方线c相对地放
电，使其故障扩大，两处接地形成非金属性短路，使文殊站馈
线开关过流跳闸，这样两回路故障均切除，方山站全站失压。
方山站地理接线如图1所示。
方变些翌．kV罂程方线竺变电站=》方程线。v
图1方山站地理接线示意图
2)线路存在绝缘薄弱点
热缩电缆头绝缘降低的主要原因是电缆头工艺有问题，
影响了使用年限。自2004年起安装运行了8年，电缆头严
重老化、绝缘降低。
3)系统电容电流超标
据了解，事故变电站的35 kV母线电容电流高达42 A，
远远高于规程的允许值10 A。在系统电容电流较大时，接地
电弧不能自动熄灭，就可能出现接地电弧时燃时灭的不稳定
状态，电弧重燃熄灭的间歇过程，导致电网中电感和电容回
路的电磁振荡，从而在同一电源的电网中产生电弧接地过电
压。当发生间歇性弧光接地时，由于不稳定的间歇性电弧多
次不断的熄灭和重燃，在故障相和非故障相的电感电容回路
上会引起高频振荡过电压，非故障相的过电压幅值一般可达
3．15～3．5倍相电压，这对电力系统的设备危害极大，即由电
缆绝缘击穿的积累效应，在弧光接地过电压的持续作用下，
造成电缆绝缘的积累性损伤，非故障相绝缘薄弱环节造成对
地击穿，进而发展成为相间短路。
2防治措施
1)变更运行方式
由文殊站分列运行，提高电源供电的可靠性，当一回电
源线路故障时，另一回路不受影响，继续保持供电。若文殊
站并列运行，方山站电源可靠性不高，须另找新的电源点，方
可解决全站失压问题。
2)采用消弧线圈措施
变电站母线装设消弧线圈或采用消弧线圈自动跟踪补
偿装置，根据电力运行规程，中性点不接地系统电容电流超
标时，一律应装设消弧线圈。消弧线圈的容量应根据系统
5—10年的发展规划确定。主要优点为：
(1)降低了电网绝缘闪络(如雷击闪络)接地故障电流
的建弧率，减少了线路跳闸率。
(2)金属性接地故障时，可带单相接地运行，改善了电
网不间断供电，提高了供电可靠性。
(3)接地工频电流(即常称的残流)小，降低了地电位升
高，减小了跨步电位差和接地电位差，减小了对低压设备的
反击以及对信息系统的干扰。
3)更换电缆终端头
采用冷缩型电缆终端头代替热缩型电缆终端头。因热
万方数据
·126· 煤矿机电2013年第5期
缩型电缆终端头的密封方法工艺复杂，不好控制，且对施工
天气(干燥、洁净)要求苛刻，施工质量难以保证，很容易造成
接头处防水、防潮性能不佳，绝缘水平低下的隐患。而冷缩
电缆头采用高弹性的密封胶进行密封，具有制作工艺简单，
施工时间短，性能可靠、维护安装方便等优点。
3建议
1)煤矿供电在选择双回路电源时，当一回路发生故障
停止供电时，另一回路应不中断供电；电源线路宜采用架空
线，进出变电站方式不推荐使用高压电缆。
2)由于环境的不断恶化，新选或更换电缆终端头时，采
用高一级防污水平的产品，可以减少因爬电距离不足而出现
的绝缘击穿事故。
3)加强日常巡线工作，重点是电缆与架空线的连接处，
应定期进行绝缘检查工作，及时发现隐患，减少事故发生的
概率。
4)随着矿井开拓的延伸，应及时地了解负荷动态，合理
地整定消弧线圈的补偿范围，可有效地防止弧光接地过电
压，避免事故的扩大化。
(收稿日期：2013—04—26)
文苹编号：1001—0874(2013)05—0126—02
单轨吊机车轨道悬吊安装
方式的分析
孙培国，周广宇，黄丙刚
(伊犁新矿煤业有限责任公司，新疆伊犁835000)
中图分类号．TD528+．9 文献标识码：B
伊犁新矿煤业有限责任公司矿井属于筹建矿井，采用斜
井开拓方式，矿井设计生产能力6．0 Mt／a，副斜井采用德国
SMT沙尔夫机械制造有限公司生产的3部DZl800 3+3柴
油单轨吊机车辅助运输，每部额定载重24 t。2011年正式运
转，实践证明是一种运力大，安全效率和经济效率高、适用性
极强的运输系统。
1 巷道支护方式与轨道吊挂方式
副斜井前段450 m，采用钢筋混凝土支护，每隔2 m使用
2根M22×500 mm的短锚杆，外露150 mm，锚固方式为全
锚，锚固力不小于41 kN，两个吊挂板挂一根导轨，吊挂方式
如图1(a)所示。副斜井后段770 m，采用锚网喷二次支护，
每隔2 m使用2根由22×2 500 mm的锚杆固定吊挂，外露
150 mm，锚固方式为端锚，锚固力不小于82 kN，采用单吊挂
板吊挂，吊挂方式如图1(b)所示。两段巷道倾角均为14。。
煤层辅助运输大巷倾角为0。或顺煤层6。～8。，支护方式和
吊挂方式与副斜井后半段相同。
2轨道悬吊点受力分析
在井下运输过程中，轨道吊挂点所受的力随单轨吊到该
＼袋
I
J『一L
a) (I)】
图1 单轨吊轨道吊挂方式
吊挂点的距离不断变化，近似正弦曲线规律，轨道的重量很
小，忽略不计，可表示为：
1
Ⅳ=÷P0(1+sin O／) (1)
二
式中，Ⅳ为吊挂点所受的动载，kN；Po为单轨吊及货物引起
的最大载荷，kN(相对而言，轨道的重量很小，可忽略不计)；
仅为单轨吊重心距吊挂点距离的变换角度，当单轨吊运行至
吊挂点正下方时，d=7r／2，N=Po；当单轨吊运行到最远点
时，0t=一百／2，N=0。
Ⅳ应小于吊挂构件的允许载荷[Jp]，即：
N≤[P] (2)
根据辅助运输系统现状，单轨吊最大运输载荷P0约为
240 kN，理想状态下．由6个吊挂点承担，每个吊挂点承受的
最大静拉力为40 kN。吊挂链最小破断力为350 kN，吊环最
小破断力为180 kN，安全系数分别为8．7和4．5，均符合强度
要求。
由于单轨吊运行时有轻微振动，锚杆可能松动甚至滑
脱，故采用双锚杆悬吊，以减少锚杆松动滑脱的危险。锚杆
的截面积也可以减小。根据第三强度理论推导得出锚杆截
面计算公式为：
A≥／P2+4Q2／[盯] (3)
式中，P为锚杆承受的拉力；Q为锚杆承受的剪切力；[or]为
锚杆的许用应力。
当双锚杆垂直顶板锚固时，如图2所示。Po=2P，Ot=
2／3，Q=Ptan口。由式(3)得：
A≥(2尸／『盯])~／1+4tan2卢／2 (4)
式中，2P／[盯]即为单锚杆吊挂所需的锚杆截面积。当卢≥
40．9。时，双锚杆悬吊所需锚杆截面积大于单锚杆悬吊所需
锚杆截面积。另外，两根锚杆之间有最小间距的要求，否则
两锚杆孑L之间的岩石有留存不住，造成安全隐患。《采矿工
程设计手册》要求两条吊挂链的夹角Ot在300一60。之间，或
口取15。一30。最佳。
在实际施工中，锚杆不能严格垂直于顶板，且在两锚杆
间距较近的情况下，采用V型吊挂方式，锚杆沿链条方向布
霉～

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