煤礦井下高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘原因分析及解決方法

于建軍

（山西西山晉興能源有限責(zé)任公司，山西 興縣 033602）

煤礦井下高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘原因分析及解決方法

于建軍

（山西西山晉興能源有限責(zé)任公司，山西 興縣 033602）

防止井下線路越級(jí)跳閘是煤礦井下供電安全的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，本文就煤礦井下高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘原因進(jìn)行分析并提供相應(yīng)的解決方法。

煤礦；越級(jí)跳閘；原因分析；解決方法

1 井下高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘原因分析

1.1 保護(hù)裝置動(dòng)作不可靠

通常煤礦井下所用高爆開(kāi)關(guān)不同批次為不同廠家生產(chǎn)，就是同一廠家生產(chǎn)，不同批次的開(kāi)關(guān)性能上也會(huì)有較大的差異，導(dǎo)致井下綜保裝置不統(tǒng)一，保護(hù)性能參差不齊，當(dāng)發(fā)生短路時(shí)上級(jí)線路開(kāi)關(guān)先于下級(jí)線路開(kāi)關(guān)動(dòng)作，發(fā)生越級(jí)跳閘；此外，高爆開(kāi)關(guān)生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)時(shí)更為注重開(kāi)關(guān)的隔爆性能，加之井下工作環(huán)境惡劣，當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，往往是地面開(kāi)關(guān)快于井下開(kāi)關(guān)動(dòng)作，發(fā)生越級(jí)跳閘，有的甚至出現(xiàn)地面開(kāi)關(guān)電流保護(hù)II段先于井下開(kāi)關(guān)電流保護(hù)I段動(dòng)作的情況。

1.2 整定方法不合理

煤礦電網(wǎng)線路保護(hù)通常采用電流三段式保護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照線路所帶負(fù)荷最大工作電流的3倍～5倍整定地面變電站下井饋出線的保護(hù)定值，井下線路根據(jù)此保護(hù)定值依級(jí)減小定值作為下級(jí)線路的保護(hù)定值，這樣的整定值偏小，會(huì)出現(xiàn)井下線路短路時(shí)沿線開(kāi)關(guān)均動(dòng)作的情況，發(fā)生越級(jí)跳閘。

1.3 供電線路短或短路容量大

煤礦井下供電短線路較多：有的下井線路僅有100m～500 m；井下變電所總柜和分柜只有15 m～20 m；采區(qū)變電所到配電點(diǎn)僅有50m～500m。此外，隨著電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的日益擴(kuò)大，煤礦供電系統(tǒng)短路容量也隨之增大，這都將導(dǎo)致線路首尾兩端短路電流相差不大，繼電保護(hù)整定區(qū)分困難，越級(jí)跳閘在所難免。

1.4 CT配置不當(dāng)

對(duì)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)線路短路時(shí)，CT飽和，保護(hù)拒動(dòng)，發(fā)生越級(jí)跳閘，進(jìn)而影響系統(tǒng)安全的情況都有所提及。

1.5 欠壓動(dòng)作

大多煤礦井下高爆開(kāi)關(guān)都配有欠壓脫扣器，其動(dòng)作值為大于85%額定電壓時(shí)可靠吸合，大于65%額定電壓時(shí)保持吸合，小于35%額定電壓時(shí)可靠釋放，動(dòng)作延時(shí)不能整定，為瞬動(dòng)。當(dāng)發(fā)生短路故障造成電壓下降到35%～65%額定電壓時(shí)，沿線開(kāi)關(guān)欠壓脫扣器可動(dòng)作、可不動(dòng)作，容易發(fā)生越級(jí)跳閘；當(dāng)饋線在距離母線很近的地方發(fā)生短路故障時(shí)，母線電壓短時(shí)失壓厲害，該段母線上其他開(kāi)關(guān)的欠壓脫扣器誤動(dòng)作，導(dǎo)致越級(jí)跳閘；有的礦欠壓動(dòng)作更多的表現(xiàn)于高壓變頻器的欠壓保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致的越級(jí)跳閘。

2 井下高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘解決方法

2.1 定期測(cè)試保護(hù)裝置的性能

井下高爆開(kāi)關(guān)切除故障的時(shí)間等于綜保裝置的動(dòng)作時(shí)間加上斷路器的跳閘時(shí)間。綜保裝置的動(dòng)作時(shí)間可以用繼電保護(hù)特性測(cè)試儀來(lái)測(cè)量，高爆開(kāi)關(guān)中的綜保裝置拆卸方便，在測(cè)試時(shí)可將綜保裝置更換卸下帶到地面進(jìn)行測(cè)試；斷路器的跳閘時(shí)間則可用便攜式的機(jī)械特性測(cè)試儀直接帶到井下進(jìn)行測(cè)量。井下高爆開(kāi)關(guān)切除故障的時(shí)間一般在200 ms左右，留100 ms的裕度，通常線路開(kāi)關(guān)電流II段保護(hù)和過(guò)流保護(hù)的延時(shí)時(shí)限取0.3 s的級(jí)差。定期測(cè)試保護(hù)裝置的性能同時(shí)盡量統(tǒng)一井下用高爆開(kāi)關(guān)或綜保裝置，確保保護(hù)裝置的可靠動(dòng)作。

2.2 合理整定保護(hù)定值

對(duì)于煤礦常用電流三段式保護(hù)的整定，首先是根據(jù)進(jìn)線的短路容量，自備發(fā)電廠、線路和設(shè)備的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行短路計(jì)算，然后再根據(jù)各線路的短路電流進(jìn)行保護(hù)定值整定。筆者依照繼電保護(hù)相關(guān)規(guī)程規(guī)范[3-5]結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)推薦以下電流三段式保護(hù)整定原則：

對(duì)電流I段保護(hù)（電流速斷保護(hù)），按照躲線路末端或T接線末端最大三相短路電流整定；若線路末端為變壓器，則按照躲線末變壓器或T接線末變壓器其他側(cè)母線三相最大短路電流整定；當(dāng)靈敏度不滿足要求時(shí)，則按照保證本線路有最小靈敏度1.5整定（即同一靈敏系數(shù)法）；雖然根據(jù)DL/T584-2007《3～110kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程》規(guī)定“電流速斷保護(hù)應(yīng)校核被保護(hù)線路出口短路的靈敏系數(shù)，在常見(jiàn)運(yùn)行大方式下，三相短路的靈敏系數(shù)不小于1時(shí)即可投運(yùn)?！钡?dāng)煤礦電網(wǎng)發(fā)生短路時(shí)，我們是寧愿線路開(kāi)關(guān)越級(jí)跳閘也不愿出現(xiàn)線路開(kāi)關(guān)拒動(dòng)的情況發(fā)生，因此線路保護(hù)整定時(shí)應(yīng)保證有最小靈敏度；對(duì)于雙側(cè)電源的線路則應(yīng)在保護(hù)整定值小的開(kāi)關(guān)上加裝功率方向元件。

對(duì)電流II段保護(hù)（延時(shí)電流速斷保護(hù)），按照與相鄰線路的電流I段保護(hù)配合整定，時(shí)限取0.3 s；若靈敏度不滿足要求，則與相鄰線路的電流II段保護(hù)配合整定，時(shí)限與相鄰線路的電流II段時(shí)限配合，級(jí)差取0.3 s，筆者認(rèn)為地面變電站饋出線的電流II段保護(hù)時(shí)限宜控制在1 s內(nèi)；對(duì)于早期不具備電流II段保護(hù)功能的井下綜保裝置，則無(wú)需整定電流II保護(hù)。對(duì)電流III段保護(hù)（過(guò)流保護(hù)），按照躲線路可能流過(guò)的最大負(fù)荷電流整定，上下級(jí)時(shí)限級(jí)差取0.3 s，當(dāng)然根據(jù)具體綜保裝置可配置定時(shí)限過(guò)流保護(hù)或反時(shí)限過(guò)流保護(hù)。

2.3 改變線路保護(hù)原理

當(dāng)線路首尾兩端短路電流相差不大時(shí)，電流保護(hù)整定區(qū)分困難，可配置其他保護(hù)原理的線路保護(hù)?；诳v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理的煤礦供電系統(tǒng)防越級(jí)跳閘技術(shù)研究和基于光纖數(shù)字通信的煤礦供電防越級(jí)跳閘保護(hù)設(shè)備應(yīng)用研究，對(duì)煤礦供電系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化改造，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)數(shù)據(jù)共享，配置光纖縱差保護(hù)或設(shè)置上下級(jí)保護(hù)閉鎖，是解決煤礦線路越級(jí)跳閘問(wèn)題的有效手段，也是以后煤礦供電系統(tǒng)的發(fā)展方向。

2.4 合理選擇CT變比

煤礦井下保護(hù)用CT的選擇表現(xiàn)為CT變比和準(zhǔn)確限值系數(shù)的選擇，確保線路短路時(shí)滿足動(dòng)熱穩(wěn)定要求和10%誤差曲線。

2.5 設(shè)置欠壓延時(shí)躲過(guò)電壓暫降

煤礦井下欠壓動(dòng)作的主要原因是當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，線路都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電壓暫降過(guò)程，欠壓脫扣器瞬動(dòng)無(wú)法躲過(guò)該電壓暫降。

針對(duì)這一情況，可以在欠壓線圈回路并聯(lián)一阻容元件，使欠壓線圈延時(shí)脫扣，躲過(guò)電壓暫降；若設(shè)備配有欠壓保護(hù)器且在斷電時(shí)欠壓保護(hù)器能可靠分?jǐn)鄶嗦菲?，則可甩掉欠壓脫扣不用，通過(guò)設(shè)置欠壓保護(hù)器延時(shí)躲過(guò)電壓暫降；對(duì)于重要負(fù)荷變頻器欠壓動(dòng)作也可以通過(guò)串聯(lián)動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR），補(bǔ)償?shù)潆妷?，消除電壓暫降?/p>

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合煤礦電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況和當(dāng)下發(fā)展趨勢(shì)分析了煤礦井下高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘的原因并提供了相應(yīng)的解決方法，可提高煤礦井下供電安全，保證煤礦系統(tǒng)正常生產(chǎn)。

Cause Analysis and Solutions of Override Trip of Underground High-voltage Grid in Mines

YU Jian-jun
(Xishan Jinxing Energy Corporation,Xingxian Shanxi 033602)

Override trip of underground lines is important and difficult for power supply security in mines.The paper analyzes the causes and presents the solutions.

mine,override trip;cause analysis;solutions

TD611.5

A

1672-5050（2012）09-0064-02

2012-04-25

于建軍（1972—），男，山西代縣人，大學(xué)本科，工程師，從事煤礦機(jī)電工程工作。

樊 敏