煤矿井下供电系统的故障分析

一、支路2 误跳闸的可能原因

1. 零序电流方向保护误判

现象：支路2 的零序电流方向被保护装置误判为" 故障方向”（指向线路），导致保护装置发出跳闸指令。

原因：零序CT 极性接反：支路2 的零序电流互感器（CT）二次侧接线错误，造成零序电流方向反向，使保护装置错误识别故障信号。保护装置方向逻辑错误：方向元件的电压参考量（如开口三角电压）相位错误或整定不当，可能因软件算法缺陷或参数设置偏差引起误动。

2. 零序电流定值设置不合理

现象：支路 2 的零序电流超过保护定值，误判为接地故障，从而触发跳闸动作。

原因：系统对地电容电流过大：井下电缆较长或支路较多，总对地电容电流较大，导致支路 2 自身电容电流接近或超过保护定值，引发误动。定值未考虑实际电容分布：未根据系统对地电容参数（如 C1，C2）调整定值，导致保护阈值偏低，无法区分正常电容电流和故障电流。

3. 系统参数不对称或谐波干扰。

现象：

支路 2 因线路参数不平衡或谐波导致零序电流异常升高，被误判为接地故障。

原因：线路对地电容不对称：支路 2 存在某相绝缘降低或分布电容差异，产生附加零序电流，干扰保护装置判断。井下变频器 / 电力电子设备干扰：3次谐波电流通过零序回路叠加，导致零序电流测量值虚增，使保护误动作。

4. 母线电压信号异常

现象：开口三角电压（零序电压）信号异常，导致方向保护误动作，错误跳闸。

原因：PT 二次回路故障：电压互感器（PT）断线或接线错误，导致零序电压相位错误，影响方向判据准确性。母线绝缘监测装置误报：绝缘监测装置误判接地故障位置，发送错误信号至保护系统，引发误动。

二、关键分析步骤

1. 检查零序电流方向

方法：在支路1 接地故障时，测量支路2 的零序电流方向：

正常情况：非故障支路（支路 2）零序电流应从母线流向线路（对地电容充电方向），表示无故障。异常情况：若方向相反（从线路流向母线），需立即检查零序CT 极性和保护装置方向逻辑，确认接线是否正确和算法是否准确。

公式：支路2 的零序电流理论值应为自身对地电容电流：

ΔI₀₂=3U_ϕ ·ωC2

其中， U_ϕ 为系统电压，ω 为角频率，C2 为支路2 对地电容。

若实测值远大于理论值，可能存在谐波干扰或电容参数不匹配，需进一步测试验证。

3. 核对保护定值

要求：零序电流定值应大于支路 2 自身电容电流（一般按 1.5 倍以上裕度整定），确保在正常运行时不会误动。方向保护需与零序电压（ 3U_ϕ ）配合，确保方向判据可靠，避免因电压信号失真导致误判。

4. 排查谐波与绝缘问题措施：

使用电能质量分析仪检测支路 2 的零序电流谐波含量（重点关注 3 次谐波），确认干扰源。

对支路 2 进行绝缘电阻测试，排除局部绝缘降低导致的参数不对称，确保

线路健康状态。

三、解决方案

1. 修正零序 CT 接线

检查支路 2 零序 CT 极性，确保二次侧接线与系统接地故障时的电流方向一致（母线一线路），并重新紧固连接端子，防止松动。

2. 调整保护定值

重新计算系统对地电容电流总和，确保支路2 的零序电流定值满足：

Iset>1. 5×I02

方向保护电压闭锁定值需与零序电压实际幅值匹配，定期校验以保持准确性。

3. 加装谐波滤波器

若存在谐波干扰，在支路 2 电源侧加装 3 次谐波滤波器，或调整保护装置的谐波抑制功能，减少零序电流中的杂波成分。

4. 校准 PT/CT 与保护装置

校验电压互感器（PT）和电流互感器（CT）的变比、相位角，确保信号传输准确无误。

更新保护装置软件，修正方向逻辑算法（如采用 " 零序功率方向 + 幅值 "双重判据），增强抗干扰能力。

四、总结

支路 2 误跳闸的根本原因包括零序保护方向误判、定值设置不当、参数不对称及信号异常等。通过系统性分析步骤，如检查电流方向、验证幅值、核对定值和排查干扰，可准确定位问题。实施解决方案如修正CT 接线、调整保护定值、加装滤波器和校准设备，能有效防止类似故障，确保井下供电系统稳定可靠运行。

五、预防措施与优化建议

建立定期校验机制：每季度对井下供电系统所有支路的零序 CT 极性、PT接线进行实测校验，并记录相位角数据。每月利用继电保护测试仪模拟接地故障，验证保护装置方向逻辑的可靠性。

六、结论

支路 2 误跳闸本质是保护系统在参数变化、干扰条件下的适应性不足。通过建立 " 定期校验 - 动态定值 - 智能监测 " 三位一体的防护体系，结合消弧线圈补偿、有源滤波等主动干预手段，可有效提升井下供电可靠性。未来应重点发展基于参数在线辨识的自适应保护技术，构建具备抗谐波干扰和相位容错能力的智能保护系统，为深井开采提供安全保障。