试述过电压煤矿井下过电压危害与防治措施

【摘 要】煤矿电力网过电压分为外过电压和内过电压，其中内部电压和大气压过电压两类，大气过电压的危害较大，时刻威胁着电力系统的安全运行和电气设备的寿命，本文重点讲述了煤矿井下过电压的危害及防治措施。
【关键词】煤矿 过电压 危害 措施
近些年来，随着煤矿井下作业事故的增多，煤矿的供电系统的安全引起人们的广泛关注。煤矿的供电系统较为复杂，加上大量使用低压真空开关和真空断路器，单相接地出现高电压的几率过高，造成了严重过电压现象，这种现象的频繁发生，给煤矿的安全生产带来了很大的危害，在一定程度上影响了供电系统的安全运行，严重的甚至会造成人民生命和财产的损失。在煤矿正常生产过程中，井下供电系统产生过电压现象，多数情况下是由于运行人员的误操作引起的，由于工作人员的误操作，会引起设备故障或某些参数的变化，这变化过程中，由于电力系统的许多设备都是储能元件，在断路器或隔离开关开断的过程中，储存在电感中的磁能和储存在电容中的静电场能量造成系统内部电磁能量出现振荡发生了转换和过渡，从而引起设备过电压现象。

1 过电压概述

电机、变压器、输配电线路和开关设备等的对地绝缘，在正常时只承受相电压。作用于电动机、变压器绕组匝间绝缘的电压，通常只有几十伏到几百伏。由于某些原因，电网的电磁能量发生突变，造成设备对地或匝间电压的异常升高，出现危及设备绝缘的电压称为过电压。

2 过电压的分类

过电压按照来源的不同，分为内部过电压和大气过电压。

2.1 过电压

由于操作失误，故障或某些非正常运行状态，使电力系统由一种稳态过渡到另一种稳态。在过渡中，系统内部电磁能量的振荡、互相转换和重新分布，都可能在某些设备上或全部系统中出现过电压。此过电压，称内部过电压或操作过电压。内部过电压的能量来源于本身，其大小基本与工频电压成正比，因此内部过电压常用过电压倍数K0表示。电压倍数一般是指相对地而言，即每相导线对地的过电压幅值除以该处工频相电压幅值。常见的内部过电压有：
（1）切断小电感电流的过电压。比如切断空载变压器及电抗器等。用断路器开空载变压器时，由于变压器的励磁电流较小，而断路器的断流能力又强，可能在电流未过零时被强迫切断，使变压器绕组中的磁能转化为电能，产生很高的过电压。经测定最高的K0值可达

7.4，一般为2.

（2）开断电容性负载时的过电压。比如断开空载长线路和电容器等。如果断开这类负荷的断路器熄灭小电弧的能力差，将导致电弧在触头之间多次重燃，从理论上来讲要产生很高的过电压。但由于重燃不一定发生在工频电压为最大值Umax时多种因素，故对中性点不接地系统，最高过电压倍数为4；直接接地系统，过电压倍数为3。
（3）中性点不接地系统出现间歇性接地时所产生的过电压。在中性点绝缘系统发生单相金属性接地时，可能引起非故障相电压升高到 Umax。一旦出现不稳定单相接地，即电弧的间歇性熄灭、重燃产生振荡时，在电网故障相和非故障相都将产生过电压，其最大过电压倍数为

3.2，大多数在3以下。

（4）谐振过电压。当电网参数组合不利时，由于某种原因可能引起强烈的谐振过电压。谐振过电压又分为非线性和线性过电压。非线性过电压发生在断路器拉合闸时三相不同步引起的过电压一般不超过3～4Umax。铁磁谐振过电压可能使一相、二相或三相对地电压升高或产生分次谐波，造成绝缘破坏、避雷针爆炸、虚检测接地等现象，或者引起电压互感器过流，使熔断器熔断，烧毁互感器等。线性谐振过电压发生在变压器高低压绕组之间，或两条线路之间因电容偶合而引起的电容传递过电压。
总之内部过电压幅值较小，这种过电压可由电气设备本身较高的绝缘水平来防护。因此，对厂矿供电系统危害不大。

2.2 大气过电压

大气过电压是由于雷云放电而引起的，其危害特别大，应注意加以防护。大气过电压分两种形式：一种是雷电直接对建筑物或其它物体放电，过电压引起的雷电管通过这些物体入地，从而产生破坏性很大的热效应和动效应，这叫做直接雷击或直击雷；另一种是雷电的静电感应所引起的危险过电压，叫做感应过电压或感应雷。当雷云出现在架空线上方时，由于线路上的电压感应而积聚大量异性束缚电荷。在雷云向其他地方放电后，线路上的束缚电荷被释放而形成自由电荷，自由电荷向线路两端流动而形成很高的感应过电压。高压线路上的感应过电压可达几千万伏，低压线路上也可达几万伏，这对供电系统的危害很大的。雷云过电压的形成，除了上述直击雷和感应雷这两种基本的形式外，还有一种沿着架空线路侵入变电所或用户的高电位。这种高电位的侵入，在雷电事故中约占一半以上。因此，应重视对高电位侵入的防护。
3 对策
过电压这种现象一般来说很难从根本上消除，因此在供电设备的运行过程中，应采取合理的对策是尽量减少过电压现象的产生

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。要想减少过电压的产生应采用科学的供电设计系统和优质的供电设备，还应提高操作技术人员的技术水平和安全意识，在供电系统中安装过电压保护装置，从而改变过电压的状况，改善避雷器的工作环境，将过电压限制在允许的范围内，使系统得到可靠地保护。在真空断路器负载端装设氧化锌避雷器或阻容电压吸收装置，吸收过电压的能量。井下不接地的供电系统中，过电压的主要防治对策采用压敏电阻和使用单相接地绝缘监视保护，确保有效使用。同时为加强压敏电阻的安全使用，采用两组压敏电阻并联安装减少压敏电阻的损坏率。加强接地监视保护的维修，确保动作机构可靠跳闸，避免弧光接地过电压。
4 结语
由于煤矿供电系统环境的特殊性，煤矿井下恶劣的环境容易给井下电缆和设备的绝缘性造成危害，因此说在煤矿井下矿井环境造成电缆和设备的绝缘性能差，所以对过电压的防治还有很大的困难，因此说对井下供电设备防止过电压有很大的难度，煤矿井下供电设备应加强绝缘处理能力，高度重视煤矿电力系统的检查和维护工作，确保矿井各项设备安全运行，从而保障煤矿的安全生产。
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