刘文兵

摘 要：文章针对大宁煤矿6KV高压电网出现的地面高压线路单相接地，引起井下高开选择性漏电保护跳闸的问题，简要分析了在煤矿6KV高压电网发生单相接地故障时电网的电路特征，结合大宁煤矿6KV高压电网的实际情况，提出了初步解决方法。

关键词：煤矿；高压电网；单相接地；选择性漏电保护

1 问题的产生

山西华润大宁能源有限公司是由华润煤业全资控股的现代化高产高效井工矿井（以下简称大宁煤矿），矿井生产能力为4.0Mt/a，采用混合式开拓方式。

矿井建有地面35KV变电所一座，安装有型号为SZ9-20000KVA—35/6.3KV的主变压器2台，一台运行一台热备，矿井供电电压等级6KV，井下使用的高压开关为PBG系列高压真空配电装置，保护器为ZLZB系列智能高压综合保护装置。

矿井于2008年元月份在地面35KV变电所安装投运了两组XBSG系列自动跟踪补偿消弧线圈成套装置，消弧线圈工作于全补偿状态。但供电系统由此产生了一个的问题：当矿井地面的6KV高压电网发生单相接地时，井下高开频频出现选择性漏电保护跳闸的误动事件，为井下安全生产带来了极大隐患。

2 中性点不接地和经消弧线圈接地的电网分析

下面为对6KV电网发生单相接地（包括直接接地和经一过渡电阻接地）故障时，电网零序电压及零序电流的分布情况进行分析。

对于中性点不接地的6KV电网，发生单相接地故障时，流过故障支路零序电流互感器的零序电流是所有非故障支路零序电流之和，故障支路零序电流不流过本支路零序电流互感器，方向是由支路指向母线，流过非故障支路零序电流互感器的零序电流就是本支路的零序电流，方向是母线指向支路。

前面的分析是针对中性点不接地电网的，显然，通过零序电流的大小和方向是很容易区分故障支路和非故障支路的。很明显，对于中性点不接地电网的漏电保护比较容易实现，且保护也不容易发生误动。

中性点经消弧线圈接地的电网发生单相接地故障，就相当于流过故障支路零序电流中增加了一电感性电流，方向由支路指向母线。

可以得出，由于消弧线圈电感电流的加入，有可能使流过故障支路零序电流互感器的电流由原来的电容性电流变成具有电感性电流的特点，又由于流过故障支路零序电流互感器的电流与流过非故障支路零序电流互感器的电流矢量同相，而且流过故障支路零序电流互感器的电流不一定大于流过非故障支路零序电流互感器的电流。显然，用前面比较零序电流大小和方向的原理来区别故障支路与非故障支路是不行的，这就给接地保护带来困难。

中性点经消弧线圈并（串）电阻接地的电网发生单相接地故障，就相当于在流过故障支路零序电流互感器的零序电流中增加了一电感性电流和一电阻性电流，方向由支路指向母线。由于电阻电流的加入，使流过故障支路零序电流互感器的电流同流过非故障支路零序电流互感器的电流拉开一定的角度。特别需要注意的是：在忽略了各支路对地绝缘电阻的影响时，流过非故障支路零序电流互感器的电流在在零序电压上的投影等于零，而流过故障支路零序电流互感器的电流在零序电压上的投影等于与消弧线圈并联的电阻中的电流，但是，方向是零序电流的负方向。这样就可以很方便地计算出这一电阻电流，也可以很方便地区分故障支路与非故障支路，实现选择性漏电保护。

3 解决高压开关选择性漏电保护误动的措施

为解决井下高压开关选择性漏电保护误动跳闸的问题，我们联系了中国矿业大学资深专家，经中国矿大专家对我矿的供电系统进行分析，认为我矿现有的6KV高压供电系统具备解决此问题的条件。分析重点认为，大宁煤矿安装的XBSG系列消弧线圈为“消弧线圈并电阻”装置，当矿井6KV电网发生单相接地时，故障支路与非故障支路所产生的零序电流大小和方向区别明显，为实现高开选择性漏电保护创造了先决条件。

接下来我们在国内查阅到了由徐州和纬信电科技有限公司生产的HW3000矿用保护及测控装置（高压综合保护装置），在该保护装置的“漏电保护”定值中设定“零压与零流”（即零序功率方向保护），零序功率方向设定为 “有功”（“有功”对应为中性点经消弧线圈接地的系统），零序有功功率方向的动作区间为[2700，900]，恰好满足高压6KV电网实现选择性漏电保护的要求而不拒动，不误动。

在HW3000矿用保护及测控装置安装投运前，我们对其选择性漏电保护性能进行了试验：

（1）选择性漏电保护跳闸试验。在地面使用许继电测设备有限公司生产的IRT7A继电保护测试装置，模拟产生图5所示故障支路的零序电压与零序电流，将信号加载至HW3000矿用保护及测控装置，该保护装置能准确发出保护跳闸信号使得高开跳闸。试验共进行10次，高开均能可靠跳闸。

（2）选择性漏电保护不跳闸试验。大宁煤矿井下原安装有ZLZB系列智能高压综合保护装置的两台高压开关，在6KV高压电网投入消弧线圈装置后，频频发生选择性漏电保护误动事件。我们就选取此两台高压开关，用HW3000矿用保护及测控装置替换了ZLZB系列智能高压综合保护装置。替换工作完成后，我们在地面6KV电网的两条支路上分别进行了单相接地试验，共试验13次，接地电阻分别选用1000欧、800欧、600欧、400欧、37.8欧、35.8欧，接地时间为15-20秒。试验结果：未更换保护器的高压开关出现了多次误动作跳闸情况，而这2台保护器未发生一次选择性漏电保护误动作跳闸情况。

上述两台高压开关在安装HW3000矿用保护及测控装置运行后，地面6KV电网又曾发生过几起单相接地故障，但选择性漏电保护未误动过一次。至此，基本可以说明了HW3000矿用保护及测控装置具有良好的选择性漏电保护性能。

4 结语

煤矿高压电网的选择性漏电保护误动会给煤矿井下的安全生产带来极大隐患，切实解决选择性漏电保护误动问题是煤矿供电工作的一个重点。本文通过对中性点不接地和经消弧线圈接地电网的分析，得出在中性点经消弧线圈（并（串）电阻）接地的电网中，结合配置合适的高压综合保护装置，可以实现煤矿井下高压电网的选择性漏电保护功能，并通过在大宁煤矿的实际初步应用进行了验证。

参考文献：

[1]王崇林.中性点接地方式与消弧线圈[K].中国矿业大学出版社，1999（11）.

[2]邹有明，张根现等.工矿企业漏电保护技术[K].煤炭工业出版社，2004（09）.