矿山井下供电系统分析

1、矿山井下低压供电系统分析郭丽梅，郑贵翔（云南锡业股份有限公司采选分公司，云南 个旧 661000）摘 要分析了矿山井下低压供电系统的现状,针对低压供电线路存在的问题提出了改进方案。该方案对提高矿山供电质量及节能降耗有着重要意义。关键词 矿山供电系统；电力变压器；三相四线制；中性点偏移Abstract: The existing condition of low-voltage power supply system of mine underground was analyzed ,in view of the existing problems of low-voltage power su

2、pply line ,the improvement scheme was proposed .The scheme has important significance for increasing mine power supply quality and energy conservation and emission reduction. Key words: mine power supply system power transformer three phase four-wire system neutral point deviation引言目前，云锡股份有限公司采选分公司矿

3、山井下生产采用中性点不接地系统供电。变压器大部份选用S系列电力变压器，低压侧为“三相四线制” 系统输出。生产照明大部份采用三相四线制220V供电，其它220V单相负载直接由变压器220V供电。该系统供电方式不但会造成生产照明和其它单相负荷因电压偏差过大而不能正常工作或烧坏，而且在供电连续性、可靠性和人身及设备安全等方面都存在安全隐患。1 产生电压偏差的原因分析1.1变压器中性点不接地系统分析变压器中性点(低压侧400V）不接地系统，在正常运行情况下，电网三相对地电压等于相电压，电源中性点与地等电位，在向量图上为电源中性点0与地（D点）相重合,如图1所示。图1变压器中性点不接地系统分析在该电网中

4、发生单相接地故障时，不会引起相间电压降低和电网电流的急剧增大，电网仍然可以继续运行。当系统发生单相接地时，如图2所示：图2 系统单相接地故障分析 图3 系统单相接地故障分析A相接地时，A相对地电压变为零。在向量图上反映为点转化为点与地（D点）相重合，这相当于在接地处得到了一个与大小相等而方向相反的电压(零序电压）,即。各相导线对地电压（D点）、等于零序电压与正常情况下各相对地电压、的向量和（如图3所示），即：=+=0=+=-=+=-=中性点绝缘电网发生单相接地故障时，三相对地电压发生了变化，接地相对地电压变为零，而非接地相对地电压升高为线电压，电源中性点对地电压升高为相电压。电网的相电压和线电

5、压保持不变，仍有1200的相位差，从图3向量图可以得到：式中：、发生单相接地各相对地电压；、发生单相接地时相间电压。2.2生产实际现场供电状况分析在实际生产中，由于坑下潮湿，用电设备及线路容易受潮，使三相绝缘电阻对地不平衡，中性点电压位移，三相对地电压不平衡。现场实际测试数据如表1、表2、表3：表1 生产现场供电情况 使用地点塘子凹坑1800中段西凹南巷变压器容量S11-6/0.4kV 315kVA测量位置变压器二次侧出线端电压（V）ABCNE（D）A411410238202B409237272C236245N42对地电压与相电压的不平衡度%+15+15+4表2 生产现场供电情况使用地点塘子凹

6、坑1800中段西凹11#斜坑变电室变压器容量S11-M-6/0.4kV 315kVA测量位置变压器二次侧出线端电压（V）ABCNE（D）A419419241277B418242297C241165N77对地电压与相电压的不平衡度%+15+23-32表3 生产现场供电情况使用地点塘子凹坑1950中段北沿2#硐室变压器容量S11-6/0.4kV 200kVA测量位置变压器二次侧出线端电压（V）ABCNE（D）A405406234237B405233272C232245N42对地电压与相电压的不平衡度%+1+17+6从上面三组测试数据可以看出，由于用电设备绝缘电阻的下降，造成变压器中性点偏移零电位，

7、中性点对地电压高达77V，而相对地电压高达297V，高出相电压23%；相对地电压低达165V，低出相电压32%。在实际生产中，工人在安装设备时，往往会把设备零线接到地线上，造成设备电压过高而烧坏或电压过低而不能正常工作。2.3三相负载不平衡各相电压分析如图5所示：已知：照明线路，平均电压为210V，线路为16mm2铝芯塑料线，长1km。线路感抗忽略不计。（）线路阻值：负载阻抗：负载导纳；中性线电阻取线路电阻的，即。因照明负荷是分散接于线路上，线路电压随线路的延伸而降低，所以取线路的中间电压210V。中点的位移电压： 相电压：线电压：作出向量图6图5单相不平衡负载供电系统图 图6单相不平衡负载供

8、电系统向量图由计算及向量图可知：“中性点绝缘三相四线制系统”在三相负载不平衡时，三相负载的线电压保持平衡，而中性点产生位移，三相负载随负荷的不平衡出现相电压不平衡。负荷大的相相电压降低，负荷小的相相电压升高。因此使得所带负载处于非正常工作状态，从而降低了设备的工作效率和使用寿命。除此之外， 该系统在供电的连续性、可靠性和人身及设备安全方面还有如下影响：(1)当在配电支路上接入不同相单相负荷时，由于中性线断开，会毁坏阻抗大的低压设备。(2)由于相、中性线绝缘降低，在二者之间存在漏电电流，长期下去会使绝缘进一步降低，最终导致单相短路。因配电支路（一般空气断路器）过电流保护不能满足单相短路电流动作灵

9、敏度而拒动，线路引发火灾。(3)在相线、中性线绝缘降低严重情况下（一般在采场、迎头移动设备，或采场、迎头照明变压），人身不同部位同时接触相线和中性线时，造成人身伤亡事故。采用这种系统由于三相不平衡，或因接地故障，造成中性点电压位移，而使相电压升高，加剧了绝缘击穿速度，从而引发相向短路故障。综上所述，采用“三相四线制中性点绝缘系统”为三相动力负荷，单相（220V）照明等负荷供电，既不是“TT”系统，也不是“IT”系统。无论从人身、设备、安全，安全连续供电要求，还是从国家矿山电力设计规范GB50070-2009规定要求，这种供电系统均不符合要求的。为此，该矿井下低压配电系统应采用“IT”接地系统并

10、加绝缘监视装置是解决上述问题的关键。3 解决单相负载相电压偏移的办法中性点不接地系统，三相相电压不平衡时线电压保持平衡。所以不平衡220V负荷，通过隔离变压器（三相或单相），把380V电压变为220V电压，再供给照明和其它220V负载。如图7所示。图7 单相负载供电系统图由于隔离变压器的一次侧线电压保持平衡，所以二次侧线电压也保持平衡。这样就能够有效解决因三相相电压不平衡造成照明（设备）毁坏或发光效率降低的问题。4 结束语云南锡业股份采选分公司就矿山井下照明系统和其它单相负载已在不断的改用380V/220V（三相或单相）隔离变压器供电。改用隔离变压器供电后的生产照明和其它单相负载，灯泡的损坏率

11、已明显降低，其它单相负载：如坑下视频系统、信号铃打装置、继电接触器220V线圈的损坏也都明显的减少。本文从反面证实了矿山电力设计规范为什么不采用这种系统而采用“IT”系统的正确性，具有典型的警示作用。参考文献1王运晢主编电工基础M北京人民教育出版社19792耿毅等编冶金工业供电M北京冶金工业出版社19793雍静主编供配电系统M北京机械工业出版社2003作者简介：1、郭丽梅，女，1961年，云南个旧，电气高级工程师，从事电气技术管理工作。工作单位：云南锡业股份有限公司采选分公司设备能源部通讯地址：云南省个旧市云锡股份采选分公司设备能源部联系电话：手机电话：3116059邮 编：