摘要：煤礦繼電保護(hù)系統(tǒng)是煤礦供電系統(tǒng)中安全運(yùn)行的重要保障，合理配置煤礦供電系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置是保障煤礦電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要條件。本文主要對(duì)當(dāng)前礦供電系統(tǒng)中繼保裝置的存在的問(wèn)題和改進(jìn)做了探討。
　　關(guān)鍵詞：煤礦供電，繼保裝置，改進(jìn)
　　一引言
　　煤礦供電系統(tǒng)中的繼電保護(hù)作為煤礦電力安全生產(chǎn)體系中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)確保煤礦電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定以及可靠運(yùn)行有著重要的作用。供電系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置的性能，與其配置和整定密切相關(guān)。因此對(duì)煤礦供電網(wǎng)的繼電保護(hù)存在的問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化，在理論上和實(shí)際上都具有重要的意義。
　　二煤礦供電系統(tǒng)中繼保裝置存在的問(wèn)題分析
　　目前，一般的工業(yè)企業(yè)高壓供電系統(tǒng)中較多采用的是直流操作的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)和瞬時(shí)電流速斷保護(hù)外，近些年來(lái)飛速建設(shè)的電網(wǎng)上一般均采用了環(huán)網(wǎng)或手車(chē)式高壓開(kāi)關(guān)柜，繼電保護(hù)方式多為交流操作的反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置。很多重要企業(yè)為雙路6kV/10kV電源、高壓母線分段但不聯(lián)絡(luò)或雖能聯(lián)絡(luò)但不能自動(dòng)投入。在系統(tǒng)供電的可靠性、故障響應(yīng)的靈敏性、保護(hù)動(dòng)作的選擇性、切除故障的快速性以及運(yùn)行方式的靈活性、運(yùn)行人員的熟練性上都存在著一些急待解決的問(wèn)題。如圖1所示為一條簡(jiǎn)化的煤礦供電系統(tǒng)保護(hù)配置圖。
　　                     
　                                                      　圖1煤礦企業(yè)供電系統(tǒng)現(xiàn)行繼電保護(hù)配置圖
　　由圖中定值與時(shí)限的配合，結(jié)合煤礦井下供電的特殊性，可以看出煤礦供電系統(tǒng)線路保護(hù)中存在的主要問(wèn)題有：
　　㈠目前煤礦采區(qū)變電所的整定原則是確定最遠(yuǎn)端的負(fù)荷性質(zhì)和大小，根據(jù)計(jì)算結(jié)果整定供此處負(fù)荷的開(kāi)關(guān)定值，然后逐級(jí)向采區(qū)變電所計(jì)算，根據(jù)所供負(fù)荷中功率最大者確定過(guò)流保護(hù)定值，以最遠(yuǎn)端的短路電流整定速斷保護(hù)。依次向上逐級(jí)配合，速斷保護(hù)和過(guò)載保護(hù)的定值和時(shí)限從采區(qū)變電所向下逐級(jí)降低。
　　㈡煤礦井下供電系統(tǒng)是一個(gè)單側(cè)電源輻射狀電網(wǎng)，由于采區(qū)變電所距電源較遠(yuǎn)，中間經(jīng)過(guò)的開(kāi)關(guān)級(jí)數(shù)較多，需要較長(zhǎng)的時(shí)限和較大的定值配合，而電力部門(mén)對(duì)電源保護(hù)的時(shí)限和定值已經(jīng)限定，無(wú)法更改，造成給定整定值過(guò)小，保護(hù)時(shí)限過(guò)短，保護(hù)無(wú)法配合。
　　㈢煤礦供電系統(tǒng)繼電保護(hù)級(jí)數(shù)多，井下供電大都采用銅芯電纜，距離短，阻抗較小，故中央變以下各級(jí)短路電流值相差很小，不利于保護(hù)的整定。上圖1所示簡(jiǎn)化系統(tǒng)地面至采區(qū)變處的線路保護(hù)就有5級(jí)。一般煤礦上級(jí)變電所進(jìn)線保護(hù)的時(shí)限是固定為1.25，而下級(jí)保護(hù)的時(shí)限應(yīng)比上級(jí)保護(hù)的時(shí)限少0.55（或0.75）。由此可見(jiàn)，按每級(jí)間保持0.55的時(shí)限來(lái)計(jì)算，根本就不能起到保護(hù)，甚至難以保證在供電線路故障時(shí)，出現(xiàn)不越級(jí)跳閘的現(xiàn)象。
　　㈣采區(qū)變電所進(jìn)線開(kāi)關(guān)定值與上一級(jí)定值配合，雖在一定程度上增加了保護(hù)的可靠性，但大大降低了選擇性，不符合供電系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)的要求。并且采區(qū)變電所保護(hù)一般采用反時(shí)限過(guò)流保護(hù)，一直以來(lái)沒(méi)有進(jìn)行很好的定值配合計(jì)算，采區(qū)變電所出線故障時(shí)，保護(hù)沒(méi)有選擇性。
　　三煤礦供電系統(tǒng)中繼保裝置的改進(jìn)分析
　　㈠繼保裝置中瞬時(shí)速斷保護(hù)的優(yōu)化
　　考慮到地面6KV出線開(kāi)關(guān)的重要性，設(shè)置為三段式保護(hù)，瞬時(shí)速斷動(dòng)作電流按躲過(guò)下井線路末端最大三相短路電流來(lái)整定，在最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路時(shí)，至少具有線路全長(zhǎng)約20%的保護(hù)范圍，剩下的80%由限時(shí)速斷來(lái)解決。中央變電所和采區(qū)變電所的出線開(kāi)關(guān)，瞬時(shí)速斷用常規(guī)的按躲過(guò)線路末端最大三相短路電流的整定原則代替原有的按上級(jí)速斷保護(hù)的0.9倍進(jìn)行整定的原則。
　　㈡繼保裝置中限時(shí)速斷保護(hù)的優(yōu)化
　　根據(jù)煤礦井下電網(wǎng)的特殊情況，各母線間短路電流的差距很小，雖在地面6KV至中央變之間增設(shè)電抗器，中央變之后多級(jí)保護(hù)之間動(dòng)作電流的差距仍不能保證系統(tǒng)縱向的選擇性。為解決這個(gè)問(wèn)題，改變傳統(tǒng)的II段時(shí)限與相鄰線路I段時(shí)限配合的整定原則，在各出線處II段時(shí)限按與相鄰線路出線處II段時(shí)限配合的原則進(jìn)行整定；進(jìn)線保護(hù)II段亦與相鄰線路出線處II段進(jìn)行配合。此原則降低了越級(jí)跳閘的可能性。優(yōu)化原則是按同一靈敏度系數(shù)法整定，在最小運(yùn)行方式下線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)有足夠的靈敏度。
　　㈢繼保裝置中定時(shí)限過(guò)流保護(hù)的優(yōu)化
　　一般定時(shí)限過(guò)流保護(hù)均按能躲過(guò)正常最大工作電流Icmax整定，但考慮煤礦特點(diǎn)是沒(méi)有自啟動(dòng)現(xiàn)象，故按躲過(guò)被保護(hù)線路的尖峰電流Iimax來(lái)整定，或用尖峰電流來(lái)代替正常最大工作電流。線路尖峰電流的概念是：該線路其它設(shè)備正在以半小時(shí)最大負(fù)荷運(yùn)行，而線路中一臺(tái)最大容量的電動(dòng)機(jī)正在啟動(dòng)時(shí)，在線路中產(chǎn)生的短時(shí)最大工作電流。啟動(dòng)電流倍數(shù)根據(jù)井下防爆電動(dòng)機(jī)的實(shí)際情況可取5~6倍。定時(shí)過(guò)流要求能保護(hù)全長(zhǎng)，故應(yīng)用線路末端最小兩相短路電流來(lái)校驗(yàn)其靈敏度氣，氣應(yīng)不小于1.5。優(yōu)化原則是按躲過(guò)尖峰電流計(jì)算。
　　㈣繼保裝置中整體配合的優(yōu)化
　　根據(jù)前面分析，考慮到煤礦供電系統(tǒng)的特點(diǎn)，以及井下電纜網(wǎng)絡(luò)發(fā)生短路故障的幾率遠(yuǎn)高于地面6KV架空線路等，總體的線路保護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化方案，既要限制井下發(fā)生短路時(shí)大電流對(duì)上級(jí)變電所主變壓器的沖擊，又要兼顧井上、井下保護(hù)動(dòng)作值的配合，還要考慮全線電壓損失和保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，選擇性等要求。采區(qū)變電所出線保護(hù)保持原有兩段式保護(hù)不變，I段的動(dòng)作電流突破常規(guī)方法按保護(hù)線路全長(zhǎng)處理，但應(yīng)躲過(guò)定時(shí)過(guò)流的動(dòng)作電流；II段延時(shí)改為為0.25。有利于快速切除故障，并能在時(shí)限上更好的與上級(jí)保護(hù)配合。
　　中央變出線開(kāi)關(guān)設(shè)置瞬時(shí)速斷和具有短階梯時(shí)限的限時(shí)速斷和定時(shí)過(guò)流三段式保護(hù)，采區(qū)變電所進(jìn)線保護(hù)II段時(shí)限與出線II段配合，動(dòng)作時(shí)限整定為0.45。由于從下井線路到采區(qū)變電所線路上沒(méi)有負(fù)荷，同一條線路的出線和進(jìn)線可以整定為同一時(shí)限‘每段母線的進(jìn)線和出線的II段保護(hù)時(shí)限級(jí)差為0.25。在地面6kV出線開(kāi)關(guān)上設(shè)置三段式電流保護(hù)，定時(shí)過(guò)流時(shí)限與變壓器過(guò)流保護(hù)配合，整定為0.95；本級(jí)限時(shí)速斷整定為0.65，動(dòng)作電流應(yīng)保護(hù)下井線路的全長(zhǎng)(包括電抗器)，本級(jí)瞬時(shí)速斷按常規(guī)主要保護(hù)下井線路的前段線路。限時(shí)速斷動(dòng)作電流因有電抗器的存在也可以拉開(kāi)一定的數(shù)值，以使縱向的選擇性更為可靠。
　　
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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