论文导读：随着煤矿工业采煤机械化不断提高，矿井生产能力越来越大，与之配套的地面生产能力的规模也越来越大，造成单台电动机的容量相应增大，用电负荷随之增大，从而出现电压降增大、电能损耗增加、电缆截面不足等问题，故在煤矿地面生产系统设计中，传统的380V供电已不能满足配电的要求，需提高配电电压，如低压供电系统采用660V及更高电压。本文就地面生产系统供电电压由380V提高到660V电压技术问题进行探讨。380V供电系统为中性点直接接地的三相四线制系统，一般为动力照明混和供电。对地面660V配电系统，其中性点接地方式目前没有明确的规定，《煤矿安全规程》规定，煤矿井下采用中性点不接地系统。
关键词：地面生产系统，660V，供电系统，中性点接地方式
一、引言
随着煤矿工业采煤机械化不断提高，矿井生产能力越来越大，与之配套的地面生产能力的规模也越来越大，造成单台电动机的容量相应增大，用电负荷随之增大，从而出现电压降增大、电能损耗增加、电缆截面不足等问题，故在煤矿地面生产系统设计中，传统的380V供电已不能满足配电的要求，需提高配电电压，如低压供电系统采用660V及更高电压。本文就地面生产系统供电电压由380V提高到660V电压技术问题进行探讨。
二、660V供电的国际国内发展概况
早在上世纪60年代，660V电压就被作为一种标准电压列入国际电压标准中。1967年国际电工标准IEC38/67推荐的额定电压中就有660V。在以后IEC38中均有660V电压作为额定电压。我国1959年发布的国标GB156/59中，只规定了220V、380V两种电压为额定电压。而在1980年发布的GB156/80中已把660V列入国家标准额定电压。我国现行国家额定电压标准中，660V电压仍为国家标准额定电压。
我国煤矿企业井下于70年代初基本实现全行业660V升压改造。1981年，我国开始对煤矿矿井地面生产系统和选煤厂进行了660V升压供电的试验和研究工作，经过长时间对各种系列电气元件等电气设备在660V条件下的试验和验证工作，于1986年11月建成我国第一座由660V配电电压供电的阳泉四矿选煤厂，并顺利投入运行，1988年6月通过了由能源、机电两部主持的技术鉴定。1990年原能源部发出在煤炭工业中新建地面生产系统及选煤厂应采用660V供电的通知，进一步推动了660V供电在煤矿生产中的发展。随后，九龙口矿、淮南南潘集三矿、大同晋华宫矿等多座大型选煤厂都采用了660V供电并投入运行。
三、660V供电系统的可行性技术分析
1、供电输送能力提高
电网的输电能力与其供电电压的平方成正比，即：
式中：P——通过线路的输送功率，kW；
Z——线路阻抗，Ω；
Un——额定电压，V；
cosφ——线路功率因数；
ΔU%——电流通过线路的电压降百分数。
为便于分析比较，可认为输电质量ΔU%和功率因数cosφ不变，则线路中输电能力P·Z与电压Un平方成正比，即：
电网供电电压为380V时，电网输电能力为：
电网供电电压为660V时，电网输电能力为：
两种电压的输电能力比较：
可见，电压由380V升高到660V后，电压提高 倍，线路输电能力为380V电压时的3倍，也就是说，如输电功率P不变，导线截面不变，则660V电压供电的输送距离为380V电压的3倍。同样，如输电线路阻抗Z不变，即电缆长度和截面不变，其输送功率也为380V电压的3倍。
2、电能损耗降低
电网供电电压从380V升高到660V后，电流将降至原来的1/，电能损耗与负载电流的平方成正比，因此用电设备均能降低电能损耗。用电设备的功率越大，使用660V供电的经济效果越好。
三相输电线路上有功功率损耗：
式中：ΔPL——有功功率损耗；
In——线路额定电流，A；
R——线路每相的电阻，Ω。科技论文。
现设定输送功率不变，线路长度不变，则380V、660V时输送线路上的功率损耗分别为：
两种供电电压输送线路上的功率损耗相比：
可见，在输送功率和线路不变的情况下，660V供电电压线路上的功率损耗是380V时的1/3，即可减少输电线路上功率损耗的2/3。
3、节约金属、减少投资
一般0.4kV低压配电系统中配电电缆采用0.6/1kV耐压等级，在用于0.66kV低压配电系统时，无需增加电缆耐压等级。另一方面，由于采用0.66kV配电电压，提高了电压等级，对为相同容量的电动机配电，则可以减少配电电缆截面或增大输送距离。
660V供电时的导线截面积约为380V时的57.7%，而导线、电缆截面由标准分级所决定，故通常至少可降一级标准截面来选取导线、电缆。通过技术分析，升压改造后电缆、配电开关等方面节约的材料达40%~55%。同时补偿功率因数用的电容器，相同容量情况下，在660V电压下使用时要比380V输出无功功率提高2倍（Qc=U2ωc），而价格只差50%，故可降低电容器投资约一半。
4、供电安全可靠
380V供电系统为中性点直接接地的三相四线制系统，一般为动力照明混和供电。660V供电系统为提高运行安全，采用中性点经电阻接地系统。
变压器接地方式一般分为四种：即不接地方式（中性点绝缘）、直接接地方式；电阻接地方式（数十Ω为低电阻接地，数百Ω为高电阻接地）、消弧线圈接地方式。中性点接地与否，对供电系统设计、维护运转及安全都有重大关系。当发生一相接地时，随着接地方式不同，电压差别很大。科技论文。对于直接接地和低电阻接地的电网，一相接地时，接地短路电流较大，除能使继电保护迅速动作外，还有降低内部过电压的优点。对不接地、高电阻接地和消弧线圈接地方式的电网，单相接地电流很小，对提高系统的稳定性和供电可靠性有利。对地面660V配电系统，其中性点接地方式目前没有明确的规定，《煤矿安全规程》规定，煤矿井下采用中性点不接地系统。中性点不接地系统的优点是单相接地电流小，从而避免了人触电时大接地电流对生命造成的危害。但缺点是由于网络电容电流和系统漏电电流很小，不便于实现保护的选择性。科技论文。为避开这一缺点，又能提高供电系统的稳定性和可靠性，因此地面660V供电系统一般采用中性点经高阻接地方式，通过适当调整接地电阻值，从而实现既能保证保护装置的选择性又可抑制单相电弧接地时的过电压。
660V供电系统必须装设选择性漏电保护装置，否则不能投入运行，而380V供电系统一般不装设这种保护，适当选择中性点接地电阻，可以增加故障点的零序电流，提高选择性漏电保护的灵敏性，实现有选择性的切除故障回路。660V供电系统采用上述保护措施后，人身触电后得到了有选择性的保护，比现在广泛使用的无漏电保护的380V系统具有更高的安全可靠性。
四、结语
通过对660V供电技术探讨，若矿井地面生产系统用电负荷较大，则采用660V电压供电为最佳方案。
参考文献：
［1］ 顾永辉.工矿企业660V供电［M］.北京：煤炭工业出版社，1997
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