淺談煤礦供電系統(tǒng)繼保裝置的優(yōu)化

梁永勝

（內(nèi)蒙古魯新能源開發(fā)有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古 錫林浩特 026231）

0 前言

在魯新煤礦中，供電系統(tǒng)是整個煤礦生產(chǎn)鏈的主要能量源泉,基于煤礦井下的特殊環(huán)境，繼電保護(hù)成為供電系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障。煤礦企業(yè)對供電要求供電可靠、供電安全。而繼電保護(hù)裝置具有可靠性、速度性、靈敏性、選擇性的特點(diǎn)，這種繼電保護(hù)的優(yōu)化設(shè)計保證了煤礦電網(wǎng)及高負(fù)荷用電的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，并且能在第一時間段迅速、準(zhǔn)確的識別并且除故障元件，從而解除供電運(yùn)行事故。下面以以魯新礦地面6KV出線為例案進(jìn)行整定研究。

1 整定優(yōu)化線路

1.1 優(yōu)化設(shè)計瞬時速斷電流

考慮到魯新礦地面6kV出線開關(guān)的重要性,將其設(shè)置為三段式保護(hù),整定優(yōu)化瞬時速斷電流，速斷煤礦井下線路末端的最大三相短路線路，并且在最小電負(fù)荷運(yùn)行的環(huán)境下發(fā)生其中的兩相短路電流時，將會限時速斷全線路的五分之四，剩下的五分之一線路作為保護(hù)電路處在安全范圍內(nèi)。

中央變電所聯(lián)接的分支采區(qū)變電所的出線開關(guān)線路中應(yīng)用瞬時速斷的優(yōu)化設(shè)計，該設(shè)計取代原先的速斷保護(hù)上一級線路的0.95倍數(shù)，實(shí)行閃躲三個時段的最大短路電流進(jìn)行整定。

按躲過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速斷保護(hù)的0.9倍進(jìn)行整定的原則，瞬時速斷應(yīng)用于中央變電所和采區(qū)變電所的出線開關(guān)中。雖然由于電纜線路太短,使得線路末端兩相短路時即便在最小運(yùn)行方式下也存在保護(hù)區(qū)很短的缺點(diǎn)，但I(xiàn)I段線路發(fā)生短路電流時，可以在短時間內(nèi)識別故障元件，并短時間內(nèi)完成斷電，這種高靈敏、短延時的特性從而優(yōu)化了瞬時速斷保護(hù)。

考慮到優(yōu)先保證保護(hù)的選擇性，瞬時速斷電流的保護(hù)設(shè)計不在中央變電所聯(lián)接采區(qū)變電所的進(jìn)線開關(guān)中實(shí)施。

整定原則:線路末端三相短路電流按最大電路負(fù)荷進(jìn)行整定優(yōu)化。

一般 /L＞20%時實(shí)現(xiàn)整定目標(biāo)。

1.2 優(yōu)化限時速斷保護(hù)

限時速斷保護(hù)是一種一定延時的快速保護(hù)，一般利用電流經(jīng)過的電磁線圈后產(chǎn)生電磁力推動脫扣機(jī)構(gòu)動作跳閘，這種方式不需要時間積累，動作快一般用于短路等大電流情況，而被用于煤礦供電系統(tǒng)中。針對魯新煤礦井下對煤礦電網(wǎng)的特殊要求，要求在各主干線路上發(fā)生短路電流時不能相差過大，即便在地面6kV至中央變之間增設(shè)電抗器，發(fā)生短路的動作電流在中央變電所之后的多級保護(hù)中的梯度值仍不足以確保系統(tǒng)縱向的選擇性。通過進(jìn)行整定相鄰線路I段時限與傳統(tǒng)的的Ⅱ段時限的原則：限制相鄰線路出線處Ⅱ段時限；限制各出線處Ⅱ段時限；相鄰線路出線處Ⅱ段時限配合各出線處Ⅱ段時限。該限時速斷的保護(hù)原則將線路跳閘降為小概率事件。

1.3 優(yōu)化定時限過流保護(hù)

定時限過流保護(hù)就是在動作時間固定不變的情況下保護(hù)，與短路電流大小無關(guān)，這種繼電保護(hù)的時限是由時間繼電器設(shè)定的，時間繼電器在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，使用時可根據(jù)給定時間進(jìn)行設(shè)置。定時限過流保護(hù)可以躲過煤礦供電系統(tǒng)中正常運(yùn)行的最大工作電流，這種整定原則主要是考慮煤礦特點(diǎn)是沒有自啟動現(xiàn)象的特點(diǎn),因此躲過最大工作電流也預(yù)示著躲過線路中的峰值電流。線路峰值電流可解釋為線路中的一臺最大容量的電動機(jī)正在啟動時,而線路其它設(shè)備正在以半小時最大負(fù)荷運(yùn)行的同時所產(chǎn)生的短時最大工作電流。峰值電流一般是實(shí)際電路運(yùn)轉(zhuǎn)中啟動電流的5-6倍，也是井下防爆電動機(jī)的安保范圍。

常規(guī)應(yīng)用線路末端最小兩相短路電流來校驗(yàn)其靈敏度 ,只有當(dāng)不小于1.5的情況下，定時過流才能實(shí)現(xiàn)保護(hù)線路全長。

整定原則:按躲過線路峰值電流計算。

定值

Ⅲ段定時限過流保護(hù)一次側(cè)定值;

Kk—可靠系數(shù),根據(jù)不同繼電器類型取值;

Kjx—繼電器接線系數(shù)；

Iimax—被保護(hù)線路尖峰電流;

Kf—返回系數(shù)。

2 整體配合的優(yōu)化

魯新煤礦總體線路保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)化方案既要考慮到煤礦供電系統(tǒng)的特點(diǎn)，還要考慮到相對于地面6kV架空線路等而發(fā)生井下電纜網(wǎng)絡(luò)發(fā)生短路故障的小概率事件，因此優(yōu)化方案需要具備以下條件：盡可能將井下短路時的最大工作電流發(fā)生降為小概率事件，減少對上級變電所主變壓器的沖擊；限制井下發(fā)生短路時大電流對上級變電所主變壓器的沖擊；實(shí)現(xiàn)全線電壓損失和保護(hù)系統(tǒng)的可靠性,選擇性等要求；兼顧井上、井下保護(hù)動作值的配合。

采區(qū)變電所出線保護(hù)的原有兩段式保護(hù)保持不變,I段的動作電流在躲過定時過流的動作電流的條件下按照突破常規(guī)方法進(jìn)行保護(hù)線路全長；進(jìn)一步縮短延時實(shí)現(xiàn)，將Ⅱ段線路延時改為為0.2s。該優(yōu)化設(shè)計有利于短時間內(nèi)快速切除故障,實(shí)現(xiàn)短延時性，并能在時限上更好配合上級保護(hù)。

3 結(jié)語

可靠性、選擇性、速動性和靈敏性這四個基本要求是繼電保護(hù)在煤礦供電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)整定優(yōu)化的可靠保障，而繼電保護(hù)的對電力系統(tǒng)中故障的發(fā)生、檢測、報警、隔離、切除等具有重要的意義，是煤礦供電系統(tǒng)的安全保障。

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[2]李京捷.煤礦6KV電力網(wǎng)的繼電保護(hù)措施探析[J].煤礦機(jī)電,2005

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