关于露天矿的移动变电站中接地保护措施的应用

关于露天矿的移动变电站中接地保护措施的应用

摘 要：结合露天煤矿的实际作业环境，其生产设备为移动设备，适合采用中性点不直接接地方式供电。为满足《煤矿安全规程要求》，采用SE-330中性点接地电阻监视模块、SE-135接地保护接地检查监控模块保护。

关键词： 中性点 SE-330 SE-135 接地系统

前 言

某露天煤矿供电是由110kV变电站配出半环绕35kV架空线路到采掘现场并T接多台35/6.3kV移动变电站，为现场移动用电设备供电。其接地系统是影响用电系统稳定、安全、可靠运行的一个重要环节，为了用电设备系统稳定的工作，须有一个接地参考点。该矿考虑实际情况，移动变电站采用的接地方式是配电系统中，为防止架空配电网的过电压危害，将变压器中性点、变压器外壳及避雷器的接地引下线，三者共同与一个接地装置相连接。这种方式，为配电系统的“三点共同接地”联合接地系统。

一 移动变电站采用中性点不接地系统的选择

1 基于露天煤矿的工作环境，6kV供电线路采用电缆线路为主的配电网，绝缘为有机绝缘，电弧为封闭性电弧，不易自熄；电缆线路不允许带接地故障运行；电缆终端、接头等处绝缘相对薄弱，长时间承受过电压易发生非故障相绝缘击穿，形成相间短路，扩大事故；大型煤矿主要的生产设备为移动式的电铲挖掘机和钻机，没有固定的位置，其外壳无法就近与地面连接。工作面多数为岩石地面，接地电阻大，且工作环境恶劣，电缆线路经常被塌方的石块砸伤、设备压伤、刮伤等，电缆接地故障经常发生，所以易采用中性点不

直接接地方式供电通过电缆的地线将设备外壳与移动变电站接地线连在一起，形成完整的接地系统。

2 从人身安全考虑，中性点接地电阻的通流越小越好。因为中性点经低电阻接地在发生单相接地故障时，通过故障点的接地短路电流比较大，引起故障点地电位升高，有可能造成跨步电压，接触电势超过允许值。因此在选择电阻值时，把故障电流控制在10A以下，应根据地网接地电阻，保护动作时间，接地短路电流核算跨步电压和接触电势都没有超过规程。根据全国许多实践经验，并未因采用高电阻接地造成跨步电压和接触电势过高产生人身事故，因此选择高电阻通过小电流是较为适宜的。

3 当电网发展到一定规模，6kV出线总长度增加，对地电容较大时，单相接地电流就不容忽视。当电容电流过大，接地点电弧不能自行熄灭，出现间歇性电弧接地时，产生弧光接地过电压，这种过电压可达相电压的3～5倍或更高，它不仅击穿电网中的绝缘薄弱环节，可使用电设备、电缆、变压器等绝缘老化，缩短使用寿命；单相接地电容电流过大，使接地

点热效应增大，对电缆等设备造成热破坏，该电流流入接地网后由于接地电阻的原因，使整个接地电网电压升高，危害人身安全。

为防止中性点不接地系统单相接地电容电流过大的危害，应对供电线路的电容电流进行计算。小电流接地系统的接地保护主要有两种，一种是无选择性接地保护，一种是有选择性接地保护。对于第一种，即无选择性接地保护，它基本上是利用小电流接地系统发生单相故障时，三相对地电压的变化来判断接地相别和接地程度，用所属母线电压互感器辅助绕组开口三角处的电压变化启动电压继电器来报警，告知运行人员进行人工查找的，这种保护对出线较少的小电流接地系统来说，比较适用，对于出线较多的系统来说，则多有

不便，这时就应用有选择性的接地保护装置直接找出接地线路。第二种，有选择性的小电流接地系统接地保护，很好地利用了系统发生接地时，接地故障电流的特点，实现了保护功能。在这些电网中，规定单相接地电流不得大于10A。

4 采用高阻接地是利用电阻的耗能和阻尼作用。中性点高值电阻器接地系统是限制接地、故障电流水平为10A以下，降低系统的弧光接地谐振及操作过电压水平，可准确判断并及时切除故障线路（或按矿业系统的特殊要求也以带电连续运行）；系统设备承受过电压水平低、时间短。能适应系统对地电容电流较大范围变化，电阻不需调节，设备简单、可靠，投资比经消弧线圈接地方式少，使用寿命长。当发生单相接地时，选择高阻接地方式与变电站综合自动化保护有效的配合，可适当降低设备的绝缘水平，提高系统设备的使用寿命和人身安全。主变压器低压侧进线间隔装设中性点接地电阻和中性点接地电流保护，作为母线单相接地故障的主保护和馈线单相接地的后备保护；配出柜采用定（不同）时限零序过电流保护或单相接地零序保护方式，可以准确判断出故障线路，实现有选择性的断开故障线路。线路中间端有开关柜时，开关柜的出线上也装设零序电流保护，形成阶梯保护，有利于缩小故障范围，提高生产效率。

二 移动变电站采用SE-330中性点接地电阻监视模块保护

为保证变压器中性点经电阻接地可靠的运行，在移动变电站二次侧采用了SE-330中性点接地电阻监视模块。SE-330为一种基于微处理器的中性点电阻接地监视器，它能够检测NGR故障和电阻接地系统的接地故障。SE-330测量NGR电阻、NGR电流、以及变压器或发电机中性点接地电压。监视NGR的设备为一台SE-330、一个ER-系列感应电阻和一台EFCT-1200：5A的电流互感器（CT）。SE-330连续测量一个正常系统的NGR电阻，如果NGR电阻与其标定电阻值不同，它将进行电阻故障跳闸。当发生接地故障时，在中性点有电压，如果NGR还正常的话，NGR电流将流通。如果在超过设定的GF TRIP TIME

（接地故障跳闸时间）内，故障电流超过设定的GF TRIP LEVEL（接地故障跳闸电平），SE-330将会接地故障跳闸。然而，如果在接地故障时NGR不能断开，接地电阻可能满足NGR电阻测量的要求。为了检测这种双重故障的情况，SE-330测量中性点电压。如果中性点电压超过VN TRIP LEVEL设定，并且NGR电流小于5%的CT额定值，SE-330将会对电阻故障跳闸。如果电阻故障电路跳闸，并且中性点电压在长于GF TRIP TIME的时段内持续超过VN TRIP LEVEL设定，接地保护电路也将跳闸。

三 移动变电站二次输出采用SE-135接地保护接地检查监控模块保护

SE-135接地保护接地检查监控模块配置见图。

采掘场内接地保护系统，移动变电站到采掘场内用电设备，供电距离一般在1～4.5km，采掘场内用电设备为移动式的，其外壳无法就近与地面连接，通过电缆的地线将设备外壳与移动变电站接地线连在一起，形成完整的接地系统。《煤矿安全规程》规定：变压器中性点不直接接地时，高压、低压电气设备必须设接地保护，并应在变压器低压侧装设自动切断电源检漏装置。移动变电站和用电设备应采用橡套电缆的专用接地芯线接地或接零，并应配备相应的地线监测系统。要保证接地线与移动用电设备可靠的连接，并对移动设备的漏电进行保护。

四 小 结

安全供电是矿山管理的重要目标，接地是最古老的电气安全措施。根据露天矿采掘场特殊的作业环境，对其供配电系统的安全装置以及安全防范也提出特殊的要求，如何做好露天矿供配电系统的安全防范，保证安全可靠的运行是供电工作的追寻目标。

参考文献

【1】崔景岳刘思沛聂文龙.煤矿供电[M].北京煤炭工业出版社1991.

【2】陈家斌.接地技术与接地装置[M].北京中国电力出版社2006.