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关键词：中性点 间歇性弧光过电压 消弧线圈 接地电容电流
摘要：本文对中性点几种接地方式进行了比较讨论，介绍了中性点经消弧线圈接地的原理，分析了消弧线圈对提高煤矿供电可靠性、安全性的重要作用。
中性点运行方式，是指电力系统中星形联接的发电机和变压器中性点的运行方式。电力系统的中性点运行方式有不接地、经电阻接地、经电抗接地、经消弧线圈接地、直接接地等几种方式。我国目前所采用的中性点接地方式主要有三种，即直接接地、不接地、经消弧线圈接地。《煤矿安全规程规定》第443条规定：“严禁井下配电变压器的中性点直接接地，严禁由地面上中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。”所以在煤矿供电系统中不采用中性点直接接地方式。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。”
一、中性点不接地
采用中性点不接地方式，当发生单相接地时，电网的线电压保持不变，对三相用电设备的运行没有直接影响，线路可以带故障运行0.5～2h，这就保证了煤矿供电的连续性，减少了停电次数。但该系统在发生单相接地时同时会产生以下几点严重危害：
1、间歇性弧光接地引起过电压 中性点不接地供电系统中，当电容电流一旦过大，接地点就会产生持续或断续电弧，持续电弧的燃烧极易引起相间短路。接地点电弧不能自行熄灭。当出现间歇性电弧接地时，断续电弧在电网的电感和对地电容形成的振荡回路中引起揩振产生弧光接地过电压，这种过电压可以达到相电压的3～5倍或更高，它遍布于整个电网中，并且持续时间长，可达几个小时，它不仅击穿电网中的绝缘薄弱环节，而且对整个电网绝缘都有很大的危害。
弧光接地过电压还会使电压互感器发生饱和，激发铁磁谐振，导致电压互感器严重过载，造成熔断器熔断或互感器烧毁。由于弧光接地过电压持续时间长，能量极易超过避雷器的承受能力，导致避雷器爆炸。这类故障已成为这类电网安全运行的最大威胁。
2、造成接地点热破坏及接地网电压升高 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，并且该电流流入大地后由于接地电阻的原因，使整个接地网电压升高，危害人身安全。
3、引起杂散电流 当接地点电容电流流入大地后，在大地中将形成杂散电流，该电流可能产生火花，引起矿井瓦斯爆炸。
为有效限制单相接地电容电流，保障煤矿供电系统的安全性和可靠性，现在多采用中性点经消弧线圈接地的供电方式。
二、经消弧线圈接地
1、消弧线圈的作用及原理 消弧线圈的作用是当电网发生单相接地故障后，提供一电感电流，补偿接地时的电容电流，使接地电流减小，也使得故障相接地电弧两端的恢复电压速度降低，达到熄灭电弧的目的。
1)减少故障点的接地电流 在正常情况下，三相电压是基本平衡的，由于各种原因，系统发生单相（例如C相）接地故障(如图所示)，
破坏了原有的平衡，系统将产生接地电容电流IC，中性点的对地电压UN升高为相电压，其大小与接地相电压UC大小相等但方向相反。此时有电流IL流过消弧线圈，IL的相位滞后于UN90°，从向量图中可以看出，ICA和ICB所组成的总电容电流IC将超前UN90°，电感电流IL与电容电流IC正好相位相反，而且IL也流经故障点，从而对单相接地所产生的电容电流实现了补偿。此时C相的接地电流为:Ic＝ICA＋ICB＋IL，只要适当调节消弧线圈的电抗值，就可将接地电流减小到不能建立电弧的程度。
2)减缓电弧熄灭瞬间故障点恢复电压的上升速度 接地点弧隙的恢复电压是由故障相实际电网电压和中性点电压叠加而成的，故障相实际电网电压在熄弧瞬时超前电流相位90°达到正最大值，并仍按正弦规律变化，而中性点电压在熄弧瞬时却滞后电流90°达到负最大值，并逐渐衰减，因此灭弧后由于电容上的电荷经消弧线圈电感放电形成慢慢衰减的自由振荡过程，弧隙电压是缓慢上升的，故不容易发生重燃。
3）根据消弧线圈中感性电流对接地容性电流的补偿程度，可分为完全补偿（IL＝ICB＋ICA）、欠补偿（ILICB＋ICA） 完全补偿时，虽然接地处电流为零，但因XL＝XC正是电流谐振的关系，正常运行时一旦中性点出现对地电压，会在谐振回路中产生很大电流，使消弧线圈上产生很大电压，造成中性点对地电压升高，有可能造成设备的损坏。因此一般不采用完全补偿。进行欠补偿时，一旦电网中部分线路被断开，使接地电流减小，有可能变成完全补偿。因此，欠补偿方式一般也少用。过补偿时不会出现上述缺点，所以一般多采用过补偿方式。在工程上也用脱谐度()来描述过补或欠补，当V>0时为欠补偿，V<0时为过补偿。从发挥消弧线圈的作用上来看，脱谐度的绝对值越小越好，但是在电网正常运行时，小脱谐度的消弧线圈将产生各种谐振过电压，如某6KV电网，在消弧线圈处于全补偿状态时，电网正常运行情况下其中性点位移电压是未补偿电网的10～25倍，所以当电网不发生单相接地故障时，消弧线圈的脱谐度越大越好。
２、消弧线圈的发展 早期，消弧线圈采用人工调匝式固定补偿，其主要工作方式是：将消弧线圈整定在过补偿状态，其过补程度的大小取决于电网正常稳态运行时不使中性点位移电压超过相电压的15%，但是这种装置长期运行在过补偿状态，当电网中发生了事故跳闸或其它参数变化时，脱谐度无法控制，以至往往运行在不允许的脱谐度下，造成中性点过电压，三相电压对称遭到破坏。可见固定补偿方式很难适应变动比较频繁的电网，这种系统已逐渐不再使用，取代它的是能够跟踪电网电容电流进行自动调谐的装置，这类装置双分为两种，一种称之为随动式补偿系统。这种系统的工作方式是：自动跟踪电网电容电流的变化，随时调整消弧线圈，使其保持在谐振点，在消弧线圈中串一电阻，增加电网阻尼率，将谐振过电压限制在允许的范围内。当电网发生单相接地故障后，控制系统将电阻短接掉，达到最佳补偿效果。另一种称之为动态补偿系统。动态补偿系统的工作方式是：在电网正常运行时，调整消弧线圈远离谐振点，彻底避免串联谐振过电压和各种谐振过电压产生的可能性，当电网发生单相接地后，瞬间调整消弧线圈到最佳状态，使接地电弧自动熄灭。
三、结术语
中性点经消弧线圈与电阻接地具有减小接地故障电流，降低内部过电压，缩小故障范围等优点，是较为理想的一种中性点接地方式。消弧线圈并联电阻的接地方式，发挥了二种接地方式的优点：即在瞬时性单相接地时依靠消弧线圈灭弧，实现连续可靠供电，永久性单相接地先由消弧线圈灭弧，然后投入并联电阻选择故障线路，大大提高供电可靠性。选择合适的中性点接地方式，可有效的保障煤矿供电的可靠性，安全性，减少供电事故的发生，保证煤矿的正常安全生产。
参考文献:
《煤矿安全规程》……………………………………煤炭工业出版社
《煤矿电工手册》……………………………………煤炭工业出版社
《矿山供电》……………………………………中国矿业大学出版社
《进网作业电工》……………………………………辽宁科技技术出版社
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
摘要：本文对中性点几种接地方式进行了比较讨论，介绍了中性点经消弧线圈接地的原理，分析了消弧线圈对提高煤矿供电可靠性、安全性的重要作用。
中性点运行方式，是指电力系统中星形联接的发电机和变压器中性点的运行方式。电力系统的中性点运行方式有不接地、经电阻接地、经电抗接地、经消弧线圈接地、直接接地等几种方式。我国目前所采用的中性点接地方式主要有三种，即直接接地、不接地、经消弧线圈接地。《煤矿安全规程规定》第443条规定：“严禁井下配电变压器的中性点直接接地，严禁由地面上中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。”所以在煤矿供电系统中不采用中性点直接接地方式。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。”
一、中性点不接地
采用中性点不接地方式，当发生单相接地时，电网的线电压保持不变，对三相用电设备的运行没有直接影响，线路可以带故障运行0.5～2h，这就保证了煤矿供电的连续性，减少了停电次数。但该系统在发生单相接地时同时会产生以下几点严重危害：
1、间歇性弧光接地引起过电压 中性点不接地供电系统中，当电容电流一旦过大，接地点就会产生持续或断续电弧，持续电弧的燃烧极易引起相间短路。接地点电弧不能自行熄灭。当出现间歇性电弧接地时，断续电弧在电网的电感和对地电容形成的振荡回路中引起揩振产生弧光接地过电压，这种过电压可以达到相电压的3～5倍或更高，它遍布于整个电网中，并且持续时间长，可达几个小时，它不仅击穿电网中的绝缘薄弱环节，而且对整个电网绝缘都有很大的危害。
弧光接地过电压还会使电压互感器发生饱和，激发铁磁谐振，导致电压互感器严重过载，造成熔断器熔断或互感器烧毁。由于弧光接地过电压持续时间长，能量极易超过避雷器的承受能力，导致避雷器爆炸。这类故障已成为这类电网安全运行的最大威胁。
2、造成接地点热破坏及接地网电压升高 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，并且该电流流入大地后由于接地电阻的原因，使整个接地网电压升高，危害人身安全。
3、引起杂散电流 当接地点电容电流流入大地后，在大地中将形成杂散电流，该电流可能产生火花，引起矿井瓦斯爆炸。
为有效限制单相接地电容电流，保障煤矿供电系统的安全性和可靠性，现在多采用中性点经消弧线圈接地的供电方式。
二、经消弧线圈接地
1、消弧线圈的作用及原理 消弧线圈的作用是当电网发生单相接地故障后，提供一电感电流，补偿接地时的电容电流，使接地电流减小，也使得故障相接地电弧两端的恢复电压速度降低，达到熄灭电弧的目的。
1)减少故障点的接地电流 在正常情况下，三相电压是基本平衡的，由于各种原因，系统发生单相（例如C相）接地故障(如图所示)，
破坏了原有的平衡，系统将产生接地电容电流IC，中性点的对地电压UN升高为相电压，其大小与接地相电压UC大小相等但方向相反。此时有电流IL流过消弧线圈，IL的相位滞后于UN90°，从向量图中可以看出，ICA和ICB所组成的总电容电流IC将超前UN90°，电感电流IL与电容电流IC正好相位相反，而且IL也流经故障点，从而对单相接地所产生的电容电流实现了补偿。此时C相的接地电流为:Ic＝ICA＋ICB＋IL，只要适当调节消弧线圈的电抗值，就可将接地电流减小到不能建立电弧的程度。
2)减缓电弧熄灭瞬间故障点恢复电压的上升速度 接地点弧隙的恢复电压是由故障相实际电网电压和中性点电压叠加而成的，故障相实际电网电压在熄弧瞬时超前电流相位90°达到正最大值，并仍按正弦规律变化，而中性点电压在熄弧瞬时却滞后电流90°达到负最大值，并逐渐衰减，因此灭弧后由于电容上的电荷经消弧线圈电感放电形成慢慢衰减的自由振荡过程，弧隙电压是缓慢上升的，故不容易发生重燃。
3）根据消弧线圈中感性电流对接地容性电流的补偿程度，可分为完全补偿（IL＝ICB＋ICA）、欠补偿（IL
２、消弧线圈的发展 早期，消弧线圈采用人工调匝式固定补偿，其主要工作方式是：将消弧线圈整定在过补偿状态，其过补程度的大小取决于电网正常稳态运行时不使中性点位移电压超过相电压的15%，但是这种装置长期运行在过补偿状态，当电网中发生了事故跳闸或其它参数变化时，脱谐度无法控制，以至往往运行在不允许的脱谐度下，造成中性点过电压，三相电压对称遭到破坏。可见固定补偿方式很难适应变动比较频繁的电网，这种系统已逐渐不再使用，取代它的是能够跟踪电网电容电流进行自动调谐的装置，这类装置双分为两种，一种称之为随动式补偿系统。这种系统的工作方式是：自动跟踪电网电容电流的变化，随时调整消弧线圈，使其保持在谐振点，在消弧线圈中串一电阻，增加电网阻尼率，将谐振过电压限制在允许的范围内。当电网发生单相接地故障后，控制系统将电阻短接掉，达到最佳补偿效果。另一种称之为动态补偿系统。动态补偿系统的工作方式是：在电网正常运行时，调整消弧线圈远离谐振点，彻底避免串联谐振过电压和各种谐振过电压产生的可能性，当电网发生单相接地后，瞬间调整消弧线圈到最佳状态，使接地电弧自动熄灭。
三、结术语
中性点经消弧线圈与电阻接地具有减小接地故障电流，降低内部过电压，缩小故障范围等优点，是较为理想的一种中性点接地方式。消弧线圈并联电阻的接地方式，发挥了二种接地方式的优点：即在瞬时性单相接地时依靠消弧线圈灭弧，实现连续可靠供电，永久性单相接地先由消弧线圈灭弧，然后投入并联电阻选择故障线路，大大提高供电可靠性。选择合适的中性点接地方式，可有效的保障煤矿供电的可靠性，安全性，减少供电事故的发生，保证煤矿的正常安全生产。
参考文献:
《煤矿安全规程》……………………………………煤炭工业出版社
《煤矿电工手册》……………………………………煤炭工业出版社
《矿山供电》……………………………………中国矿业大学出版社
《进网作业电工》……………………………………辽宁科技技术出版社
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”