严禁井下配电变压器中性点直接接地

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严禁井下配电变压器中性点直接接地,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

1、变压器中性点直接接地的危害

什么是中性点:发电机、变压器和电动机的三相绕组按星形连接的公共点就叫中性点。

井下配电变压器中性点直接接地的危害主要有三个方面:一是由于井下供电电缆的敷设受井巷条件限制,一般高度均较低,人体可以直接触摸,一旦发生人体触电时,其触电电流相对于中性点不接地系统来讲大许多倍,对人员生命构成威胁;二是单相接地时形成单相短路,单相短路的电流很大,可引起变压器、供电设备及线路损坏事故或爆炸着火事故,同时接地点产生很大的电弧,有可能引起瓦斯煤尘爆炸;三是接地点的高电位、大地中的大电流有可能引发电雷管超前引爆。这些事故的后果都是极为严重的。对于中性点直接接地的连接方式,一旦发生系统中一相接地而出现除中性点外的另一个接地点,则会发生严重的短路。此时接地故障相电流很大,容易损坏设备,危害人身安全。对于矿井而言,大短路电流可能会产生电火花,易导致井下易爆气体爆炸。因此井下变压器中性点不能直接接地。

例如,当人体触及一相带电体时,跨接于人体的是电源的相电压,受井下潮湿空气影响,人身电阻按1000Ω计算。按欧姆定律计算,当电源电压为127V时,流经人体的电流为73mA;当电源电压为380V时,流经人体的电流为220mA;而当电源电压为600V时,流经人体的电流则高达380Ma。此时电流路径为:电源a相→人身→大地→接地体→电源中性点。

研究资料表明,当人体通过5mA电流时,就有触电感觉;通过30mA电流时,就有危险;通过50mA可以致死;通过100mA绝对致死。中性点直接接地时,即使是127V电路,通过人体的电流也高达73mA,足以致人于死亡。在设计漏电保护时,假定人身电阻为1000Ω,通过人体的触电电流以不超过30mA为安全电流。

对于单相接地,此时的电流路径为:电源a相→大地→接地体→电源中性点。显然,这时的电流未经阻抗而直接流回电源,形成了单相短路。

2、中性点不接地供电系统分析

对于中性点不接地的系统,即使发生单相接地,也不会造成短路,系统仍然可以继续运行,保证可靠性。但此时非接地相电压将升高至线电压,所以此类系统对于绝缘的要求较高。由于高压绝缘较困难,所以通常高压输电网采用中性点直接接地,而中压系统主要是采用中性点不接地的方式。

如图1-4所示:ra、rb、rc分别为电缆三相芯线的绝缘电阻,Ca、Cb、Cc为三相芯线的对地电容。则人身的触电电流所通过的路径为:电源a相→人身→大地→b相与c相绝缘及对地电容→b相与c相芯线→电源中性点。

设电网每相绝缘电阻在380V时为90000Ω,660V时为150000Ω(实际上常为兆欧级),而人身电阻仍在1000Ω,通过计算,其通过人身触电电流均为7mA。可见,在中性点不直接接地时,通过人体的电流是安全的。

因此,《煤矿安全规程》明确规定:严禁井下配电变压器中性点直接接地。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。另外《煤矿安全规程》第457条规定:“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。”

但是,在某些情况下,由于电路的对地分布电容不容忽视,存在电容电流分量,通过人身的电流要大的多。目前普遍采用在漏电继电器中加零序电抗线圈来补偿对地电容电流。

并且,当电网一相接地时,往往不易发觉,由于这时三相电源电压明显对称,故不影响电气设备的运行。如果没有漏电指示与漏电继电器,一相接地可能长期存在。在此情况下如果人体解及另一相带电导体。则人身跨接于电网线电压,这时通过人身的解电电流,较之变压器中性点绝缘的供电系统还要大倍,这是非常危险的。

在矿山供电系统中,由于都是采用电缆线路供电,系统中性点采用不接地方式运行。电缆对地相当于一个电容器,当系统发生故障时,电流必然有一个回流路径,这个电流就是我们所说的电容对地电流,当这个电流超过一定值时,可能会造成系统电缆放炮,进而引发其他故障,严重时可能会造成矿井瓦斯和粉尘爆炸,所以原来煤炭部有个煤炭供电安全规程,上面明文规定当电容电流超过20A时必须采取措施,限制这个电流,这是国家明文规定限制的,所以当电流超过这个数值时,往往在中性点采取消弧线圈接地,用于补偿电容电流,以达到安全供电目的。

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