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1、煤矿供电安全技术交流-中性点接地方式中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所刘建华博士13382679966中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所电气安全与智能电气研究所简介电气安全与智能电器研究所隶属于中国矿业大学信电学院，是国家重点学科“电力电子与电力传动”下设的一个集理论研究、开发为一体的研究机构。人员：教授1人（博导）、副教授5人（硕导）、讲师2人，博士研究生10余人，硕士研究生50余人。研究方向：供电安全、配电自动化、煤矿智能电网、无功及谐波治理、中性点接地方式及漏电保护。获奖：国家科技进步三等奖1项、中国煤炭工业科学技术二等奖3项、中国煤炭工业科学技术三等奖4项、教育部科
2、技进步三等奖1项。目录目录一、中性点接地方式分类一、中性点接地方式分类二、中性点非有效接地系统二、中性点非有效接地系统三、配网单相接地故障的危害三、配网单相接地故障的危害四、配网中性点接地相关规定四、配网中性点接地相关规定五、单相接地电容电流的治理五、单相接地电容电流的治理六、配电网中性点接地方式比较六、配电网中性点接地方式比较七、自动跟踪补偿消弧线圈七、自动跟踪补偿消弧线圈目录目录一、中性点接地方式分类一、中性点接地方式分类二、中性点非有效接地系统二、中性点非有效接地系统三、配网单相接地故障的危害三、配网单相接地故障的危害四、配网中性点接地相关规定四、配网中性点接地相关规定五、单相接地电容电
3、流的治理五、单相接地电容电流的治理六、配电网中性点接地方式比较六、配电网中性点接地方式比较七、自动跟踪补偿消弧线圈七、自动跟踪补偿消弧线圈中性点：电力系统中发电机和变压器（作为电源）星型连接公共端。中性点接地方式：中性点与“地”之间的连接关系。中性点非有效接地：又称小电流接地系统，可分为不接地、经消弧线圈接地、经高阻接地。中国、俄罗斯、德国、英国等配电网大多采用。中性点有效接地：又称为大电流接地系统，可分为直接接地、经低阻接地。美国、日本等配电网大多采用。一、中性点接地方式分类一、中性点接地方式分类目录目录一、中性点接地方式分类一、中性点接地方式分类二、中性点非有效接地系统二、中性点非有效接地
4、系统三、配网单相接地故障的危害三、配网单相接地故障的危害四、配网中性点接地相关规定四、配网中性点接地相关规定五、单相接地电容电流的治理五、单相接地电容电流的治理六、配电网中性点接地方式比较六、配电网中性点接地方式比较七、自动跟踪补偿消弧线圈七、自动跟踪补偿消弧线圈电网模型：假设电网三相对称，忽略电网对地绝缘电阻，只考虑电网对地电容。电网正常时：三相经对地电容流入大地的电流相量和为零，即没有电流在地中流动。三相电压对称，各相对地电压等于相电压。二、中性点非有效接地系统二、中性点非有效接地系统发生单相金属性接地时：接地相对地电压为零，中性点电压偏移为接地相相电压，非故障相对地电压升为线电压，三相线
5、电压仍然对称。单相接地电流：二、中性点非有效接地系统二、中性点非有效接地系统发生单相金属性接地时电压特点：接地故障相对地电压为零，中性点对地的电压上升到相电压，且与接地相的电源电压相位相反。非故障相对地电压由相电压升高为线电压。因此电气设备的绝缘按照线电压设计。三相的线电压仍保持对称且大小不变，对电力用户接于线电压的设备的工作并无影响，因此电力运行规程规定：系统可以继续运行不超过2小时，提高了供电的可靠性。发生单相金属性接地时电流特点：单相接地电流等于正常运行时一相对地电容电流的三倍，为容性电流。与直接接地系统的单相接地短路电流相比小得多。二、中性点非有效接地系统二、中性点非有效接地系统目录目
6、录一、中性点接地方式分类一、中性点接地方式分类二、中性点非有效接地系统二、中性点非有效接地系统三、配网单相接地故障的危害三、配网单相接地故障的危害四、配网中性点接地相关规定四、配网中性点接地相关规定五、单相接地电容电流的治理五、单相接地电容电流的治理六、配电网中性点接地方式比较六、配电网中性点接地方式比较七、自动跟踪补偿消弧线圈七、自动跟踪补偿消弧线圈接地电流危害：配电网越大，电容电流越大，单相接地电流越大，易烧穿接地点形成相间短路（电缆放炮），造成事故扩大或设备损坏。可能出现周期性熄灭和重燃的间歇电弧接地故障。有造成人身触电、引燃瓦斯煤尘、干扰通信系统等危险。过电压危害：间歇电弧将导致相与地
7、之间产生接地过电压，其值可能达到2.53倍的相电压峰值。单相接地故障易激发铁磁谐振过电压。过电压故障波及全网，导致故障扩大。三、配网单相接地故障危害三、配网单相接地故障危害目录目录一、中性点接地方式分类一、中性点接地方式分类二、中性点非有效接地系统二、中性点非有效接地系统三、配网单相接地故障的危害三、配网单相接地故障的危害四、配网中性点接地相关规定四、配网中性点接地相关规定五、单相接地电容电流的治理五、单相接地电容电流的治理六、配电网中性点接地方式比较六、配电网中性点接地方式比较七、自动跟踪补偿消弧线圈七、自动跟踪补偿消弧线圈DLT620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合标准规定：3
8、-10kV不直接连接发电机的系统和3566kV系统，当单相接地故障电容电流不超过下列数值时，应采用不接地方式；当超过下列数值又需在接地故障条件下运行时，应采用消弧线圈接地方式：3-10kV架空线路、3566kV系统：10A10kV非全部架空线路：20A36kV非全部架空线路、3-10kV电缆线路：30AGB50070-2009矿山电力设计规范标准规定：当6kV或10kV系统发生单相接地故障不要求立即切除故障回路而需要维持故障回路短时期运行时，应采用不接地、高电阻接地或消弧线圈接地方式，并应将流经单相接地故障点的电流限制在10A以內。四、相关规定四、相关规定煤矿安全规程规定：严禁井下配电变压器中
9、性点直接接地。严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。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。规程规定接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得超过2欧姆，为保证在发生单相接地故障时产生的接地电压不超过安全电压系列的最高值42V，则单相接地电流应限制在21A以下，故规程规定高压电网的单相接地电容电流不超过20A。四、相关规定四、相关规定目录目录一、中性点接地方式分类一、中性点接地方式分类二、中性点非有效接地系统二、中性点非有效接地系统三、配网单相接地故障的危害三、配网单相接地故障的危害四、配网中性点接地相关规定四、配网中性点接地相关规定五、单相接地电容电流的治理
10、五、单相接地电容电流的治理六、配电网中性点接地方式比较六、配电网中性点接地方式比较七、自动跟踪补偿消弧线圈七、自动跟踪补偿消弧线圈五、单相接地电容电流的治理五、单相接地电容电流的治理改变系统运行方式缩小系统规模采用接地分流消弧消谐装置中性点经消弧线圈接地11、改变系统运行方式：该方法一般将系统运行方式由并列运行改为分列运行，相当于将大系统分为2个或多个小系统。n优点：无需额外投资、简单；接地故障仅影响单段母线，提高了可靠性高n缺点：分列运行会造成固定电费增加n适用范围：一般适用于电网规模不大且具备分列运行条件的系统，分段后各段电容电流小于20A限值五、单相接地电容电流的治理五、单相接地电容电流
11、的治理2、缩小系统规模：该方法采用610kV隔离变压器，将610kV大系统从根本上分隔为多个接地小系统。n优点：各系统发生单相接地互不影响，可靠性高，接地故障判别容易、处理快，接地保护容易选择。n缺点：采用隔离变压器，造价较高；系统运行方式切换复杂。n适用范围：需要隔离的系统电容电流小于20A限值。五、单相接地电容电流的治理五、单相接地电容电流的治理3、采用消弧消谐装置：原理：在发生单相电弧接地时，通过在接地相并联接地电阻，根据分流原理将接地点电流引流，将不可控的接地点变为实接地点，使故障接地点的电弧熄灭。同时利用过电压保护器限制接地相电压升高，起到熄弧作用。特点：动作时需要鉴相动作速度滞后系
12、统单相接地电流值并未减小；在系统发生金属性接地、稳定电阻性接地时装置不动作，接地点电流值没有改变。在系统发生弧光接地时，装置动作引流熄弧。五、单相接地电容电流的治理五、单相接地电容电流的治理缺点：接地分流装置从严格意义上讲并非一种完善的治理方案。不符合煤炭安全规程457条的要求，系统单相接地电容电流并未限制在20A以内。仅在电弧接地时进行接地分流，起到熄弧作用，对金属性接地和稳定阻性接地不起作用。不能降低人身触电危险性。装置动作时，造成接地保护实现困难。会使非故障相电压无论在发生何种接地故障时都上升为线电压，对电缆绝缘构成威胁。不能有效降低电缆由单相接地发展为短路（放炮）的几率。接地分流装置鉴
13、相错误时，容易造成事故扩大。五、单相接地电容电流的治理五、单相接地电容电流的治理4、中性点经消弧线圈接地：原理：单相接地电流主要是电容电流。如果能够在发生单相接地时用电感电流部分或全部抵消掉电容电流，则单相接地电流将大减小。消弧线圈：消弧线圈是一个可调电感线圈，线圈的电阻很小（消耗功率小），电抗很大（保证对地绝缘水平），电抗值改变可采用多种方法。消弧线圈补偿原理：发生单相接地故障时，通过消弧线圈使接地处流过一个与容性接地电流相反的感性电流，从而减小、甚至抵消接地电流，消除接地电弧引发的问题，提高供电可靠性。五、单相接地电容电流的治理五、单相接地电容电流的治理目录目录一、中性点接地方式分类一、中
14、性点接地方式分类二、中性点非有效接地系统二、中性点非有效接地系统三、配网单相接地故障的危害三、配网单相接地故障的危害四、配网中性点接地相关规定四、配网中性点接地相关规定五、单相接地电容电流的治理五、单相接地电容电流的治理六、配电网中性点接地方式比较六、配电网中性点接地方式比较七、自动跟踪补偿消弧线圈七、自动跟踪补偿消弧线圈序号中性点接地比较项目方式不接地经电阻接地经全补偿消弧线圈接地随调式预调式1单相接地电流大小大大接地初期大，补偿跟踪后小小2人身触电危险性大大减小（与补偿速度有关）减小3单相电弧接地过电压最高低较高，过电压概率小低，过电压概率小4单相接地保护实现易易难难5铁磁谐振过电压高低初
15、期高跟踪后低低6保护接地安全性危险危险安全安全六、配电网中性点接地方式比较六、配电网中性点接地方式比较七、自动跟踪补偿消弧线圈七、自动跟踪补偿消弧线圈1、分类按补偿方式：预调式：是指电网无接地故障情况下，消弧线圈预先自动调谐到合理补偿位置。一般需加装阻尼电阻，以保证中性点位移电压不大于额定相电压的15。随调式：是指电网无接地故障情况下，消弧线圈处于欠补偿状态，在电网发生单相接地故障时，消弧线圈自动调谐到合理补偿位置。不需阻尼电阻，但接地瞬间无法达到全补偿。按调节方法：有档调节：调节精度低，残流大，一般有调匝式、调容式。无级调节：调节精度高，残流小，一般有调感式、偏磁式。2、性能指标：时刻跟踪电
16、网电容电流变化，调节电感量，达到预设补偿量，根据调谐方法不同，在稳定补偿时一般可设定工作在全补偿10%方式下。性能指标：补偿方式：预补偿、随补偿补偿速度：预补偿一般在0ms、随补偿一般在400ms-2秒电压等级：6kV、10kV、35kV容量：一般先按补偿电流选择（305070100A等规格），再计算接地变、消弧线圈等容量（根据产品类型不同，会有变化）残流：接地点无功电流5A中性点偏移电压：15V七、自动跟踪补偿消弧线圈七、自动跟踪补偿消弧线圈3、补偿工作方式：欠补偿电感电流小于电容电流，单相接地时流过接地点的电流呈容性。适用范围：一般随调式消弧线圈使用，或为保证接地保护系统有效时使用。优点：当固定补偿量小于(IC-ICMAX)时，故障支路零序电流互感器检测的零序电流仍呈现容性，则原有无功功率方向原理仍然适用，接地保护不用改造，只需适当调整启动电流值。缺点：因线路停电或系统频率降低等原因使接地电流减少，可能出现完全补偿；消弧线圈作
