煤礦井下高壓供電系統(tǒng)繼電保護(hù)配置分析

【摘要】結(jié)合本單位井下高壓供電系統(tǒng)的實(shí)際情況，就繼電保護(hù)如何配置、計(jì)算、管理提出自己的一些看法。

【關(guān)鍵詞】煤礦；供電系統(tǒng)；繼電保護(hù)

煤礦井下供電系統(tǒng)是煤礦供電系統(tǒng)的一部分，它能否安全、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行，關(guān)系到整個(gè)礦井的安全生產(chǎn)和職工的人身安全。煤礦井下任何一處發(fā)生事故，都有可能對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生重大影響。

1.繼電保護(hù)的概念和基本要求

1.1當(dāng)被保護(hù)的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)該由該元件的繼電保護(hù)裝置迅速準(zhǔn)確地給距離故障元件最近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障元件及時(shí)從電力系統(tǒng)中斷開(kāi)，以最大限度地減少對(duì)電力元件本身的損壞，降低對(duì)電力系統(tǒng)安全供電的影響，并滿足電力系統(tǒng)的某些特定要求（如保持電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性等）。

1.2反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常工作情況，并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件的不同（例如有無(wú)經(jīng)常值班人員）發(fā)出信號(hào)，以便值班人員進(jìn)行處理，或由裝置自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行而會(huì)引起事故的電氣設(shè)備予以切除。反應(yīng)不正常工作情況的繼電保護(hù)裝置容許帶一定的延時(shí)動(dòng)作。

1.3電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，通常伴有電流增大、電壓降低以及電流與電壓間相位角改變等特征。利用這些基本參數(shù)在故障與正常運(yùn)行時(shí)的差別，就可以構(gòu)成各種不同原理的繼電保護(hù)裝置。

1.4對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本性能要求有可靠性、選擇性、快速性、靈敏性。這些要求之間，有的相輔相成，有的是相互制約，需要針對(duì)不同的使用條件，分別地進(jìn)行協(xié)調(diào)。

2.正確配置繼電保護(hù)裝置

成莊礦井下變電所高壓配置的是上海山源公司制造的ZBT-11型高開(kāi)綜合保護(hù)器。該保護(hù)器采用三段式過(guò)流保護(hù)、反時(shí)限保護(hù)、漏電保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、低電壓保護(hù)等。三段式過(guò)流保護(hù)包括電流速斷保護(hù)、限時(shí)速斷保護(hù)、過(guò)載保護(hù)。電流速斷也稱(chēng)作過(guò)流I段，限時(shí)速斷也稱(chēng)作過(guò)流II段，過(guò)載保護(hù)也稱(chēng)作過(guò)流III段。通常來(lái)講，過(guò)流I段用作短路保護(hù)，過(guò)流II段用作后備保護(hù)，過(guò)流III段用作過(guò)載保護(hù)。反時(shí)限保護(hù)主要用于電動(dòng)機(jī)保護(hù)。兩段式漏電保護(hù)主要是為了實(shí)現(xiàn)先告警后跳閘。漏電保護(hù)可以用很小的定值用于告警，漏電保護(hù)可以設(shè)以較大的定值，并且設(shè)置投跳閘。

2.1根據(jù)成莊礦井下供電系統(tǒng)的實(shí)際情況，終端線路即盤(pán)區(qū)變電所的出線只投入短路保護(hù)（過(guò)流I段）和限時(shí)速斷（保護(hù)過(guò)流II段）或者過(guò)載保護(hù)（過(guò)流III段），而電源進(jìn)出線，需要上下級(jí)配合，以防止越級(jí)跳閘，投過(guò)流保護(hù)（過(guò)流II段）和過(guò)載保護(hù)（過(guò)流III段）。由于保護(hù)器中過(guò)流II段和過(guò)流III段沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，終端線路及盤(pán)區(qū)變電所出線投入電流速斷保護(hù)（過(guò)流I段）的情況下，過(guò)流II段和過(guò)流III段都可作為過(guò)載保護(hù)來(lái)投入。

2.2兩段式漏電保護(hù)主要是為了實(shí)現(xiàn)先告警后跳閘。由于該保護(hù)器漏電保護(hù)沒(méi)有延時(shí)，所以在實(shí)際應(yīng)用中，漏電保護(hù)投入一個(gè)小定值用于告警，而漏電告警則設(shè)一個(gè)較大的定值（帶延時(shí)）用于跳閘。根據(jù)成莊礦井下漏電實(shí)際情況，按照每公里1A-1.5A進(jìn)行整定漏電跳閘。

2.3反時(shí)限保護(hù)主要用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)，應(yīng)用較少，在成莊礦井下，主要是盤(pán)區(qū)水泵和中央水泵房設(shè)置反時(shí)限保護(hù)。

2.4電壓保護(hù)實(shí)際運(yùn)用中，過(guò)電壓保護(hù)一般設(shè)置為115A，投跳閘；低電壓保護(hù)一般設(shè)置為65A，重要負(fù)荷如主扇則設(shè)置為45A，投跳閘，進(jìn)線不投低電壓保護(hù)；零序過(guò)壓保護(hù)設(shè)置30A，10S延時(shí)，不投跳閘；絕緣監(jiān)視主要用于風(fēng)電、瓦斯電閉鎖，投跳閘。

3.繼電保護(hù)的計(jì)算

繼電保護(hù)整定值的計(jì)算包括短路和過(guò)載兩部分，短路電流往往會(huì)有電弧產(chǎn)生，它不僅能燒壞故障元件本身，也可能燒壞四周設(shè)備和傷害四周人員。所以短路電流的合理整定計(jì)算是繼電保護(hù)的重中之重，下面著重探討短路電流的計(jì)算。

3.1短路保護(hù)的整定原則

對(duì)高壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一般采用標(biāo)幺值計(jì)算短路電流，標(biāo)幺值可以使復(fù)雜的關(guān)系和過(guò)程簡(jiǎn)單化，使計(jì)算工作變得簡(jiǎn)單容易。

從上式可以看出，標(biāo)幺值是相對(duì)值，是為了計(jì)算時(shí)消除電壓等級(jí)障礙而采用的一種簡(jiǎn)化方法，計(jì)算結(jié)果必須還原成有名值后才能應(yīng)用。

3.2基準(zhǔn)值的選取

根據(jù)成莊礦供電系統(tǒng)的實(shí)際情況，一般認(rèn)為系統(tǒng)為三相無(wú)限大電源，基準(zhǔn)容量選取100MVA，基準(zhǔn)電壓選取6.3kV，基準(zhǔn)電流選取9.16kA。

3.2.1短路過(guò)程中電源頻率是不變的

3.2.2短路過(guò)程中電源的端電壓是不變的

3.2.3短路過(guò)程中，短路電流的周期分量保持不變，即短路電流不衰減

3.3電抗標(biāo)幺值選取

一個(gè)完整的高壓供電系統(tǒng)一般情況都是由電纜和變壓器組成，電抗值計(jì)算如下

變壓器

電纜

當(dāng)電壓為6kV時(shí)，X=0.08

3.4根據(jù)上述介紹可以將短路電流計(jì)算公式進(jìn)行簡(jiǎn)化

4.加強(qiáng)繼電保護(hù)管理

4.1成莊礦機(jī)電科分管全礦機(jī)電保護(hù)工作，設(shè)置有專(zhuān)職繼電保護(hù)技術(shù)人員，定期檢查校驗(yàn)高壓定值，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

4.2區(qū)隊(duì)負(fù)責(zé)本單位分管范圍內(nèi)的繼電保護(hù)設(shè)備維護(hù)工作。

4.3每年供電系統(tǒng)春檢時(shí)，由機(jī)電科對(duì)所有高壓開(kāi)關(guān)進(jìn)行繼電保護(hù)整定計(jì)算，并下發(fā)定值單，負(fù)荷變更時(shí)，及時(shí)下發(fā)定值單。定值單一式兩份，電力調(diào)度一份，現(xiàn)場(chǎng)存放一份。

4.4井下變電所每個(gè)高開(kāi)的保護(hù)器設(shè)置密碼，只有負(fù)責(zé)人才可以調(diào)整定值。對(duì)于新安裝工作面或者負(fù)荷改變的情況下由電力調(diào)度根據(jù)定值單設(shè)置情況從地面遠(yuǎn)方調(diào)整定值，并要求配電運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)一遍，該高開(kāi)方可投入運(yùn)行。

5.結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，成莊礦對(duì)繼電保護(hù)整定工作實(shí)行三級(jí)管理，即每張定值單上面都有計(jì)算、審核、批準(zhǔn)三級(jí)簽字，簽字齊全該定值單方可生效。進(jìn)線定值的計(jì)算都與供電公司下發(fā)的定值單配合整定，避免越級(jí)跳閘事故的發(fā)生，并定期進(jìn)行整定計(jì)算，使繼電保護(hù)做到了安全、可靠運(yùn)行，沒(méi)有發(fā)生誤動(dòng)作或拒動(dòng)現(xiàn)象，為礦井供電安全提供了保障，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

衛(wèi)小兵（1983-），男，助理工程師，2005年7月畢業(yè)于中北大學(xué)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)在晉城煤業(yè)集團(tuán)成莊礦機(jī)電科從事機(jī)電管理工作。