（山西朔州平鲁区龙矿大恒煤业有限公司）
摘要：煤矿井下供电尤其重要。因为它涉及到煤矿企业的生产、安全及效率。由于海域井下环境的特殊性，这样就对供电系统提出了更高的要求。但随着下组煤采场的开拓，井下供电线路逐渐增加，矿井高压供电系统单相接地电容电流成为制约矿井安全生产的一个难题。随着大恒矿井下机械化程度的提高，井下机电设备的逐年增多，供电线路也随之逐渐增加，煤矿高压电网的单相接地电容电流也在逐年增大，超出《煤矿安全规程》中“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”的规定。给供电系统的可靠运行带来了一系列安全性和可靠性的问题，为保证矿井供电系统的安全稳定运行，减少矿山安全事故的发生，故需在地面35KV变电站增设下井消弧线圈，以降低矿井高压电网的单相接地电容电流，保证矿井供电安全。
关键词：煤矿供电；单相接地电容电流；消弧线圈
一、限制单相接地电容电流的方式论证：
（一）电力系统中性点运行方式：
电力系统中性点运行方式运行方式共有三种：1、中性点直接接地运行方式；2、中性点经消弧线圈（或电阻）接地运行方式；3、中性点不接地运行方式。其中，中性点直接接地运行方式属于大电容电流运行方式。中性点不接地运行方式和中性点经消弧线圈（或电阻）接地方式都属于小电容电流运行方式。大恒35KV变电站目前采用的中性点运行范式为：中性点不接地运行方式。在并列运行方式下，2014年实测单相接地电容电流为38A，已经超过《煤矿安全规程》要求的20A以内，故不采用中性点直接接地方式。
（二）限制高压供电系统的电容电流的方式：
限制高压供电系统的电容电流的方式有如下几种：
1、缩短电网长度。2、中性点不接地。3、经电阻接地。4、经消弧线圈接地等。
（三）单相接地电容电流补偿方式的论证与选型：
根据限制电力系统电容电流的方式，分别进行论证：
1、缩短电网长度：根据大恒矿目前的实际情况，井下供电系统随着井下巷道的延伸，供电系统还将增加。而因为井下生产情况不能对井下电缆进行更换。所以，大恒煤业矿井下电网长度短时间内不会缩短。不采用。
2、中性点不接地：大恒矿35kV变电站目前采用的方式，并列运行方式时，实测电容电流超过20A。故需进行改造，以降低大恒矿井下高压电网接地电容电流。
3、中性点经电阻接地：
中性点经电阻接地的方式，常采用接入小电阻和大电阻的方式接地。在经电阻接地，发生故障时，中性点回路提供一个较大的接地电流，大大增加了故障回路的零序电流，触发保护器动作，引起直接跳闸。不能满足规程要求的小电流带故障运行2小时的规定，且井下供电系统中，瞬间故障多，经电阻接地也容易导致大范围停电。不能保障井下供电系统的稳定性，不适用于不能随意跳闸停电的矿井的供电系统。
4、中性点经消弧线圈接地方式：
消弧线圈的作用是当电网发生单相接地故障后，提供电感电流补偿接地时的电容电流，同时使故障接地电弧快速熄灭。在接地电容电流较大的供电系统中，可以补偿接地点的电容电流，而且可以抑制铁磁谐振、弧光过电压，可以保障电网短时间带故障运行，给工作人员留有查找故障的时间，提高了井下供电的可靠性。为了降低大恒矿单相接地电容电流，并保证井下供电系统的可靠性，考虑采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。
（四）消弧线圈的补偿方式论证：
在煤矿高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流不超过20A。这是因为当单相接地电容电流超过规定值时，会产生电弧，从而危害到高压供电系统及电气设备，为了限制单相接地电容电流的值，常采用电力系统中性点经消弧线圈接地的运行方式来限制单相接地电容电流。其原理是：在接地点增加一个电感电流，使其方向与接地电容电流方向相反，起到抵消作用，从而使电弧自行熄灭，降低了电弧对高压够供电系统及设备的危害。根据电感电流对接地电容电流的的抵消程度不同，消弧线圈的补偿方式有下列三种方式：全补偿方式（电感电流与电容电流大小相等）、欠补偿方式（电感电流小于电容电流）、过补偿方式（电感电流大于电容电流）。下面根据我矿实际情况分别论证这三种补偿方式：
（1）全补偿方式：采用全补偿方式时，补偿电感电流与系统接地电容电流大小相等，接地处电流为0，接地处不会产生电弧，避免了电弧的危害，但我矿高压系统正常运行时，三相对地电容不可能完全相等，中性点对地就产生了一定的电位，中性点消弧线圈与三相接地电容构成了一个串联电路，电路中产生串联谐振。而消弧线圈的感抗远大于消弧线圈的阻抗，中性点电位会产生严重位移，从而引起过电压。因此，消弧线圈不采用全补偿方式。
（2）欠补偿方式：当采用欠补偿方式时，补偿电感电流小于系统接地电容电流，接地处电流为容性电流。当井下供电系统部分线路发生故障时，该线路开关保护器动作，该线路负荷切除，相当于供电线路长度变短，接地电容电流变小。当接地电容电流减小至和消弧线圈补偿的电感电流大小相等时，补偿方式就由欠补偿方式变成全补偿方式，继而出现全补偿情况下的危害，故一般不采用欠补偿方式。
（3）过补偿方式：当采用过补偿方式时，补偿电感电流大于系统接地电容电流，当系统发生单相接地，后发生部分线路故障而退出运行时，井下供电系统始终处于过补偿方式下运行，不会出现全补偿方式的情况。故采用过补偿的运行方式进行改造。
二、10kV高压消弧线圈接入方式及接地变压器容量选择：
（一）高压消弧线圈安装地点及接入方式：
1.安装地点：高压消弧线圈成套装置安装地点为大恒35kV变电站北侧新建无功补偿器室室内预留空间内。
2.接入方式：分别从大恒35kV变电站10kV母线引出高压电缆接到高压开关柜中，再从高压开关柜引出一路高压电缆，接到消弧成套装置的接地变压器上，接地变压器高压侧中性点接到10kV消弧线圈上；经消弧线圈接地和阻尼电阻箱接地。控制屏及综合故障诊断及录波系统组成低压控制柜，通过带有开关档位的有载分接开关与消弧线圈连接，220V电源引自站内低压开关柜。
3.安装方式：高压开关柜单独安装；接地变压器、高压消弧线圈及辅件、阻尼电阻箱及辅件安装于组合柜中；控制屏和综合故障诊断及录波系统组成一面低压控制柜。
（二）消弧线圈及接地变压器容量选择：
1、消弧线圈选型计算：
2014年实测我矿高压电网的单相接地电容电流Ic=38A，考虑到我矿早班检修，负荷较小，我矿最大负荷出现时间为中夜班；另外，考虑到我矿5-10年内井下供电系统的延伸，故考虑过补偿系数选1.35，另外，考虑电网电容电流值时，需考虑将电缆的电容电流值乘以1.18（18%为变电站6KV侧的影响率）。
根据计算公式Q=K•Ky•Ic=1.35×1.18×38×10.5&pide;1.732=367kVA
式中：Q-补偿容量（kVA）；K-系数，过补偿选择1.35；Up-额定线电压我矿下井电压取10.5kVKy-变电站10kV侧影响率Ic-电网电容电流，取实测值38A。需补偿的电容电流最大为Im=1.35×1.18×38=60.5A。
故考虑选择消弧线圈的容量为400kVA，补偿电网电容电流能力为15A-65A。
2.接地变压器选型计算：
根据消弧线圈的容量为400kVA，变压器容量不应小于消弧线圈的补偿容量，故考虑选择一台400kVA的干式变压器。
故考虑选择一台容量为400kVA接地干式变压器。
参考文献：
[1]张学成.工矿企业供电[M].北京：煤矿工业出版社，2005.
[2]张学成，等.工矿企业供电设计指导书[M].北京：煤矿工业出版社，2008.
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