關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用CT飽和的越級(jí)跳閘故障

劉向陽(yáng)

(開(kāi)灤集團(tuán)東歡坨礦業(yè)分公司,河北唐山 063000)

關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用CT飽和的越級(jí)跳閘故障

劉向陽(yáng)

(開(kāi)灤集團(tuán)東歡坨礦業(yè)分公司,河北唐山 063000)

結(jié)合礦井供電系統(tǒng)中存在的越級(jí)跳閘的問(wèn)題,并找出解決方案,以確保礦井的安全可靠供電。

越級(jí)跳閘 瞬時(shí)電流速斷保護(hù) 限時(shí)電流速斷保護(hù) 光纖差動(dòng)保護(hù)

隨著煤井自動(dòng)化進(jìn)程的加快，大型設(shè)備大量投入使用，高產(chǎn)高效已經(jīng)是新型礦井發(fā)展的迫切需要。這些大型設(shè)備的投入的同時(shí)也對(duì)其供電系統(tǒng)提出了更高的要求，因此從井上到井下各級(jí)變配電室均采用大截面電纜。綜采、掘進(jìn)工作面高壓供電方式是把為6KV高壓從采區(qū)變電所直接供給綜采、掘進(jìn)工作面移動(dòng)變電站；采掘工作面由于工作環(huán)境惡劣、條件差以至工作面高壓電纜在回采過(guò)程中拖曳一旦受損就會(huì)造成電纜絕緣擊穿以至形成短路。在采區(qū)變電所與工作面高爆開(kāi)關(guān)的短路保護(hù)整定值雖有級(jí)差，但由于電纜截面較大高壓電纜在這種情況下形成的短路電流也很大，以至能同時(shí)滿足采區(qū)變電所饋出高爆開(kāi)關(guān)及綜采工作面高爆開(kāi)關(guān)的短路跳閘條件，在這種情況下會(huì)形成高爆開(kāi)關(guān)搶跳的局面，很容易引起高爆開(kāi)關(guān)越級(jí)跳閘。如果綜采工作面距中央變電所或采區(qū)變電所很近，由于線路短造成的短路值將更大，所引起的越級(jí)跳閘影響范圍也將更大。然而在井下運(yùn)輸巷道或其它敷設(shè)有高壓電纜的巷道中，作業(yè)人員意外造成電纜損傷或其它因素引起的短路也很容易造成開(kāi)關(guān)越級(jí)跳閘。在這種容易引起高壓越級(jí)跳閘的情況下就不能保證井下供電的安全性及可靠性。因?yàn)槊旱V井下生產(chǎn)環(huán)境及條件的惡劣及對(duì)機(jī)電設(shè)備的依賴，所以煤礦的安全生產(chǎn)對(duì)供電的安全性、可靠性要求更為突出。

1 越級(jí)跳閘的危害

越級(jí)跳閘不僅造成事故擴(kuò)大化，同時(shí)影響事故查找，如果越級(jí)跳到采區(qū)變電所，可能會(huì)造成風(fēng)機(jī)、水泵等重要負(fù)荷掉電跳閘，在這種情況下如果不能及時(shí)排除故障，不但影響生產(chǎn)，還會(huì)影響井下各級(jí)風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)送電時(shí)間，嚴(yán)重的還會(huì)影響瓦斯排放，引起瓦斯積聚以至危脅井下工人生命安全，如果越級(jí)跳到中央變電所，不僅會(huì)造成生產(chǎn)系統(tǒng)的癱瘓、瓦斯積聚，而且有淹井的危險(xiǎn)。

2 CT飽和特點(diǎn)

CT是電磁學(xué)應(yīng)用的范例之一，電流在其周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，在真空中磁場(chǎng)的大小和方向與電流的大小和方向成正比，即成線性比例。而在鐵磁材料中穿越磁力線，鐵芯內(nèi)的微小的方向混亂的磁疇在外來(lái)線圈的“微弱”的磁力線的“引導(dǎo)”下，由外來(lái)磁力線的作用將鐵芯內(nèi)的小磁極的方向“理順”，“小磁疇的集群效應(yīng)”使得整個(gè)鐵心的磁通大大增強(qiáng)。外加磁力線的強(qiáng)弱決定了鐵芯內(nèi)的被“理順”的磁疇的多少。故在少量的由外部線圈電流產(chǎn)生的磁力線引導(dǎo)下，被“理順”的磁疇與外加電流成正比。但是一定體積內(nèi)的鐵芯的磁疇數(shù)目是一定的，故隨著來(lái)自線圈電流產(chǎn)生的磁力線的增加而被“理順“的磁疇的數(shù)目在逐漸的趨向飽和。宏觀表現(xiàn)就是隨著線圈里的電流增大而磁通卻不能顯著的線性上升。這就是鐵磁材料的“飽和”。

3 事故概況及分析

2010年7月某夜，天氣雷雨。回風(fēng)井6KV配電室至員工大廈配電室線路鋼帶鎧裝紙絕緣電纜由于電纜老化進(jìn)水，發(fā)生短路。該線路饋出開(kāi)關(guān)644沒(méi)有動(dòng)作。其所在6KV配電室該段進(jìn)線開(kāi)關(guān)06406開(kāi)關(guān)動(dòng)作跳閘。當(dāng)時(shí)該配電室使用老式晶體管繼電器，考慮進(jìn)線及負(fù)荷保護(hù)本身動(dòng)作時(shí)間上不存在級(jí)差故造成越級(jí)。

2011年9月對(duì)該6KV配電室進(jìn)線了設(shè)備更新改造，投入使用了南京盤(pán)能綜合自動(dòng)保護(hù)裝置。

2012年8月某夜，天氣雷雨。風(fēng)井6KV配電室至員工大廈配電室線路鋼帶鎧裝紙絕緣電纜再次發(fā)生短路。該線路饋出開(kāi)關(guān)644仍然沒(méi)有動(dòng)作。其所在6KV配電室該段進(jìn)線開(kāi)關(guān)06406開(kāi)關(guān)動(dòng)作跳閘。

而在此之前，線路保護(hù)曾經(jīng)正確動(dòng)作過(guò)，且保護(hù)的廠家經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)保護(hù)板沒(méi)有顯示，承認(rèn)保護(hù)裝置處理芯片板故障，并予以更換，因此沒(méi)有懷疑保護(hù)用電流互感器的特性。因此形成一個(gè)誤導(dǎo)：事故是由保護(hù)裝置本身誤動(dòng)造成的，也致使后來(lái)的事故分析和處理走了彎路。

2013年7月某天，天氣雷雨。工人村配電室線路再次短路06406開(kāi)關(guān)斷路器限時(shí)速斷保護(hù)動(dòng)作(故障電流為24.7A，定值為22A)，斷路器跳閘，又一次造成該段開(kāi)關(guān)掉電?，F(xiàn)場(chǎng)06404開(kāi)關(guān)顯示“電流Ⅰ段動(dòng)作”。后有搶修人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后逐個(gè)對(duì)負(fù)荷開(kāi)關(guān)絕緣測(cè)試后確認(rèn)644負(fù)荷電纜相間短路。對(duì)其切除后，對(duì)6kV其它線路逐條試送電成功，然后對(duì)644條線路進(jìn)行尋線檢查。經(jīng)檢查：644線路接線盒有短路現(xiàn)象。按照實(shí)際情況，該線路的保護(hù)都應(yīng)動(dòng)作跳閘，難道該線路保護(hù)裝置又有故障？但現(xiàn)場(chǎng)在二次側(cè)進(jìn)行升流試驗(yàn)裝置無(wú)異常?？梢?jiàn)6kV系統(tǒng)的一次設(shè)備應(yīng)該存在著缺陷，必須對(duì)保護(hù)用電流互感器進(jìn)行特性試驗(yàn)。644開(kāi)關(guān)采用300/5 CT，試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)當(dāng)一次側(cè)升壓到6-7倍的時(shí)候其二次側(cè)電流斜線已經(jīng)嚴(yán)重彎曲，鐵芯已趨飽和。二次側(cè)輸出極限電流在32A左右，線路短路故障時(shí)，達(dá)不到速斷保護(hù)的動(dòng)作值38A，造成線路保護(hù)的拒動(dòng)?？梢?jiàn)該類(lèi)型的電流互感器的特性不能滿足保護(hù)的要求。雖然結(jié)論出來(lái)了，但仍然有疑點(diǎn)須進(jìn)行分析。

采用同類(lèi)型互感器的主變6kV進(jìn)線開(kāi)關(guān)06406保護(hù)為什么能夠正確動(dòng)作？查閱保護(hù)定值單，開(kāi)關(guān)06406側(cè)互感器的變比為600/5，限時(shí)速斷保護(hù)定值為22A，故障時(shí)互感器只要通過(guò)4.4倍的額定電流就能達(dá)到保護(hù)的動(dòng)作值，此時(shí)互感器并沒(méi)有飽和，保護(hù)能夠正確動(dòng)作。

至此，可以有如下結(jié)論：以前發(fā)生的多次越級(jí)跳閘事故，皆是保護(hù)用電流互感器的特性不滿足要求造成的。

4 采取的措施

該配電室所有的6kV出線都有單獨(dú)的測(cè)量、計(jì)量電流互感器，型號(hào)為L(zhǎng)ZZW-10，準(zhǔn)確級(jí)0.5/10P，10P繞組沒(méi)有使用，將所有出線保護(hù)的電流回路改接在該類(lèi)互感器的10P繞組上，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試滿足保護(hù)的要求。經(jīng)過(guò)近幾年的運(yùn)行實(shí)踐，線路的限時(shí)速斷保護(hù)都正確動(dòng)作，沒(méi)有發(fā)生越級(jí)跳閘事故，說(shuō)明困擾多年的缺陷已經(jīng)消除。

5 結(jié)語(yǔ)

由此設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)忽視保護(hù)用電流互感器選型的重要性。避免由于互感器的飽和造成的保護(hù)拒動(dòng)事故的再次發(fā)生。