0 引言
麻家梁选煤厂属于同煤集团浙能麻家梁煤业公司配套选煤厂，年产1 200×104 t，有亚洲最大立井之称。位于山西省朔州市朔南红旗牧场，属于特大动力型选煤厂，选煤厂配电和控制水平达到国内一流水平，满足国家最新选煤设计规范所规定的一级装备水平。矿井建设110 kV变电站，架设两回路供电专线，一路从朔州市安荣220 kV变电站引入，另一路从宁武110 kV变电站引入。选煤厂电源由麻家梁矿井主井井口房配电室提供两回不同母线出线，经电缆引至选煤厂10 kV高压配电室，两回电源线路分列运行。同时向原煤变配电室、产品仓变配电所各提供一回10 kV电源。选煤厂10 kV高压系统设计为中性点不接地系统，主变压器(10 A/0.69 kV)采用中性点经高阻接地系统，并在660 V供配电回路中设置漏电保护。380 V/220 V低压配电采用中性点直接接地系统。产品仓配电室和主厂房配电室各有一台10 A/0.4 kV变压器，分别为主厂房和产品系统提供控制、照明等设备供电。高压配电柜使用无锡中科KYN44A-12系列配电柜，高压接触器采用进口ABB VSC 12，均属于国内外先进产品。
1 故障经过
在产品仓配电室内，分布精煤上仓皮带315 kW双电机、矸石上仓皮带315 kW电机配电柜及装车400 kW电机，4台10 kV高压配电柜在运行1.5 a内，未出现过故障，2014年9月8日控制柜出现故障，电机停止运行，准备就绪灯灭，抽出柜体检查，高压配电柜接触器保护电路板烧毁，更换接触器后，复位后试车显示正常，在运行4 h后，接触器保护电路板又烧毁。
2 故障原因分析
保护装置由交流及直流两部分构成，高压保护装置正常工作时的电源是由交流部分获得，其保护电路动作时的电源是储能电路提供的直流电。该保护装置共有三级保护，烧毁元件属于一级保护范围，在测试控制系统电压时，达到260 V以上，超出正常最大值242 V，造成控制回路不堪重压，接触器保护电路板烧毁。
针对控制电压能够达到260 V，有以下几点看法：
a) 电网谐波太大，由于本企业用电属于国家电网、地方电网交叉使用，电网中存在较大的谐波量，不间断电源、电容补偿无法完全消除谐波，较大的冲击电压造成控制回路瞬时高电压;
b) 本来输出的交流电压就在260 V，然而在测量对地电压时，对地电压为240 V，在正常范围。经过反复验证，控制电压一直处在260 V左右，排除谐波及不间断电源提供直流保护的影响，而且主厂房控制电压正常，高压设备无任何影响。(a)在该配电室内某照明线路零线存在较大电压，如果是零线断线时：也可能存在电压升高情况，这是因为，电流由火线至照明灯具再到零线时，由于零线已断，所以没有回路，电流流不到零线的终端，这时这一段零线就等于是火线了，这条零线与地线之间有一个几十伏的电压，由于电流通过照明设备时产生了压降，可能导致电压升高[1];(b)经过检查却不存在断裂处、短路现象，判定这是由于负载不平衡导致。这是因为设备在实际工作及运行中，线路的标志、接电人员的疏忽再加上由于单相用户的不可控增容、大功率单相负载的接入及单相负载用电的不同时性等，都可能造成了三相负载的不平衡;(c)在产品仓配电室，各用电设备没有严格按照矿井要求配置，各相负载差距较大，这在三相四线制供电系统中，变压器中性点不接地，低压电网在三相负荷不平衡度较大情况下运行，造成火线与零线电压变大的情形;根据这一判断，经仔细查找，发现产品仓 380 V变压器中性点不接地，由于负载严重不平衡，造成中性点移位(在三相电路中电源电压三相对称的情况下，不管有无中性线，中性点的电压都等于零。如果三相负载不对称，且没有中性线或中性线阻抗较大，则三相负载中性点就会出现电压)，由于中性点位移，引起负载各相电压分配不对称，以致会使某些相负载电压过高，而另一些相负载电压较正常时降低。正是由于三相不平衡，导致用作配电柜控制电压的相电压较高，烧坏保护装置。
3 解决方案探索
由于三相不平衡，可以采取消除三相不平衡负载或防止中性点位移的方法来解决这一问题。
a) 方案一：严格平衡三相电路的负载，三相负载不平衡率最大不得超过10%，在安装电路负载时，尽量使各相负载达到相互平衡;同时把单相用户均衡地接在A、 B、C三相上，减少中性线电流。同时减少单相负载接线的总长度。如果单相用户功率因数较低，就应进行无功补偿。由于已建厂运行1 a多，各设备联接已固定，重新分配设备难度较大;
b) 方案二：为了保证控制电压在正常范围，将10 A/0.4 kV变压器中性点采取直接接地制式，变压器中性点接地，就形成了“中性点直接接地系统”，也叫“大电流接地系统”。具有以下特点：(a)变压器中性点接地，使变压器中性点锁定为零电位，在三相负载不平衡时，避免中性点位移而造成相电压不平衡;(b)变压器中性点接地，可以将系统发生单相接地变为单相短路，保障继电保护装置迅速可靠动作跳闸。而且220 V/380 V的配电系统的星形结点接地后，相线对地电位就大体钳住在220 V电压。系统接地提供故障电流流经大地返回电源的通路，使线路上的防护电器动作，消除危险[2]。
针对两种方案，通过调节负载，三相很难达到平衡，故通过变压器中性点接地，亦称作系统接地，其作用是给配电系统提供一个参考电位并使配电系统正常、安全地运行。具体方法就是将变压器的中性点直接与接地装置相连，而为了消除原来接地装置阻值不为零，需重新布设接地装置，经过接地电阻表测试能够达到4 Ω以下，保证接地装置可靠性。另外，可以装置三相断相保护器，当任何一相断相时， 能立即切断电源以消除三相不平衡。当然，不会有绝对的平衡，但要达到相对的平衡，以平衡度指标为限，在实际工作中加大负荷调查分析力度，将各配变各类负载最大、平均负荷及发展趋势记录在案，经常性对变负荷电流进行测试，及时发现不平衡超标情况，反馈负荷分析，同时不定期组织进行有针对性地调整。只有这样，才能从根本上控制不平衡现象发生，避免发生损坏用电设备等故障和事故[3]。
4 结语
在煤矿井下，变压器中性点采用不接地系统，由于限制了单相接地电流，对通讯的干扰较小;另外单相接地可以运行一段时间，提高了供电的可靠性。而在煤矿井下以外的三相四线制系统中，必须采用中性点接地，变压器中性点的接地即工作接地[4]。工作接地的主要作用是：a) 一相接地的危险性。如果中性点不接地，当有一相碰地时，接地电流不大，设备仍能运行，故障可能长时间存在。如有人触及漏电设备，电流将通过人体经设备回到零线，此时，人体承受几乎为全部对地电压，是很危险的。发生上述故障时，在电网中所有接零的电气设备都处于危险状态。同时在没有碰地的另两相，对地电压也随之升高，大大增加了触电危险性;b) 稳定系统电位。工作接地能稳定系统的电位，限制系统电压不超过某一范围，减轻高压窜入低压的危险，稳定控制系统使用的220 V电压。
参考文献：
[1] 李永健,韩光华.变压器中性点不接地的事故危险分析[J].江西煤炭科技,2010(2):11-12.
[2] 熊志荣,陶 洁.变压器中性点保护分析[J].民营科技,2010(12):58.
[3] 黄景会.浅谈低压电网不平衡的问题及解决方法[J].大江周刊˙论坛,2011(7):154-155.
[4] 王泉根.变压器中性点的接地[J].电世界,2007(12):54.