基于井下高壓供電短路保護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化的研究

張振輝

（保利能源控股有限公司山西分公司，山西 晉中 031300）

引言

井下高壓供電短路保護(hù)系統(tǒng)屬于煤礦生產(chǎn)電力系統(tǒng)中較為重要的構(gòu)成元素。就目前而言，煤礦生產(chǎn)逐步朝著自動(dòng)化以及機(jī)械化的方向發(fā)展，并且取得了顯著成效。機(jī)械化生產(chǎn)離不開(kāi)電力支持，加之礦井作業(yè)具有一定特殊性，以至于機(jī)械設(shè)備經(jīng)常會(huì)遭受到各種故障的威脅，高壓供電短路即為其中最為常見(jiàn)的一種影響因素，而分析井下高壓供電短路保護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化的具體方案也顯得尤為重要。

1 國(guó)內(nèi)井下高壓供電短路保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)化

井下高壓供電短路通常由各種因素共同作用而致，保護(hù)氣候因素、地理地質(zhì)條件因素、天氣因素、設(shè)備老化及陳舊、操作人員失誤、操作人員違章等因素都可能會(huì)導(dǎo)致井下高壓供電短路［1］。而井下高壓供電短路保護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化的實(shí)踐，旨在提升系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)節(jié)的可靠性、安全性以及穩(wěn)定性，因此優(yōu)化方案必須從兩個(gè)層面進(jìn)行，分別是管理層面與技術(shù)層面。

1.1 管理層面優(yōu)化程序

1）不斷加大技術(shù)培訓(xùn)力度?；诿旱V安全生產(chǎn)而言，井下高壓供電短路保護(hù)系統(tǒng)整體優(yōu)越性是提升生產(chǎn)水平、提升安全性能的重要保證，而加大技術(shù)人員整體培訓(xùn)力度則是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要手段。通過(guò)開(kāi)展技術(shù)培訓(xùn)活動(dòng)，在豐富技術(shù)人員各項(xiàng)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，使之熟悉各種操作流程，并及時(shí)掌握各種新型技術(shù)，待故障出現(xiàn)之后，能夠及時(shí)找準(zhǔn)誘發(fā)因素，并采取各項(xiàng)措施予以解決。

2）強(qiáng)化電氣設(shè)施日常養(yǎng)護(hù)工作。日常養(yǎng)護(hù)是預(yù)防故障出現(xiàn)的關(guān)鍵性措施，同時(shí)還能保證電氣設(shè)備始終處于可靠性、安全性以及穩(wěn)定性的運(yùn)行狀態(tài)中，因此必須不斷強(qiáng)化電氣設(shè)施日常養(yǎng)護(hù)工作。首先，針對(duì)老舊的設(shè)備，需予以及時(shí)整修，確保其運(yùn)行的順暢性，用以提升其生產(chǎn)效率；其次，針對(duì)時(shí)間久遠(yuǎn)且已經(jīng)老化的設(shè)備，需予以及時(shí)更換，防止設(shè)備因素給企業(yè)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)損失與安全隱患；最后，針對(duì)各種新型設(shè)備，引進(jìn)之后需對(duì)其進(jìn)行常規(guī)檢測(cè)，并強(qiáng)化日常維修、保養(yǎng)操作，用以提升新設(shè)備使用效率與使用壽命［2］。

1.2 技術(shù)層面優(yōu)化程序

1.2.1 技術(shù)層面優(yōu)化方案必須滿(mǎn)足的條件

基于技術(shù)層面而言，在制定其優(yōu)化方案時(shí)，必須以井下作業(yè)情況作為基本出發(fā)點(diǎn)，再結(jié)合地形、地勢(shì)、天氣、氣候條件等因素制定優(yōu)化方案。而技術(shù)層面優(yōu)化方案必須滿(mǎn)足的條件如下：首先，能夠有效限制井下高壓供電短路故障時(shí)的電流極限值；其次，確保地面過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作值及井下過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作值間的協(xié)調(diào)與配合；最后，提升供電線(xiàn)路短路保護(hù)系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率、穩(wěn)定性以及可靠性［3］。

1.2.2 技術(shù)層面優(yōu)化方案實(shí)踐程序

在對(duì)上述條件進(jìn)行研究與考量的基礎(chǔ)上，其優(yōu)化方案建議采用限流電抗器及兩段配合三段式的電流短路保護(hù)系統(tǒng)。保護(hù)系統(tǒng)見(jiàn)圖1。

圖1 井下高壓供電短路保護(hù)系統(tǒng)

在該方案中，將 PM1、PM2、PM3、PM4、PM5設(shè)定為各電路負(fù)荷小組中電動(dòng)機(jī)額定容量中的最大限值，處于500kW～280kW之間。在電壓為6kV的QF開(kāi)關(guān)上安設(shè)一個(gè)三段式的高壓供電短路保護(hù)系統(tǒng)，將定時(shí)限過(guò)電流時(shí)長(zhǎng)設(shè)定成1.5s，使之和下面的四級(jí)限時(shí)電流速斷保護(hù)能夠相互配合。同時(shí)，將本級(jí)限時(shí)電流速斷保護(hù)的參數(shù)設(shè)置成1.2s，瞬時(shí)電流速斷保護(hù)則保持常規(guī)模式，用以對(duì)L1線(xiàn)路前段的安全進(jìn)行有效保護(hù)。在系統(tǒng)末端設(shè)置支路開(kāi)關(guān)QF5.1，將其設(shè)為定時(shí)限過(guò)電流與速斷兩段式的保護(hù)模式，其中定時(shí)限過(guò)電流具體時(shí)限值以0.2s為其最短時(shí)限，變壓器速斷保護(hù)動(dòng)作電流的設(shè)置模式會(huì)隨之發(fā)生改變，以全線(xiàn)速度保護(hù)值作為其參照指標(biāo)進(jìn)行處理，而變壓器速斷保護(hù)動(dòng)作電流會(huì)超過(guò)定時(shí)限過(guò)電流。

在該井下高壓供電短路保護(hù)系統(tǒng)當(dāng)中，線(xiàn)路開(kāi)關(guān)分別是 QF1、QF2.1、QF3.1、QF4.1，將其設(shè)置成兩段式的短路保護(hù)模式，為短階梯限時(shí)速斷及定時(shí)限過(guò)電流。其中，QF1與QF2.1開(kāi)關(guān)處限時(shí)電流速斷保護(hù)應(yīng)當(dāng)對(duì)電抗器L進(jìn)行充分考慮，所以必須將間隔數(shù)值擴(kuò)寬，用以確?？v向的選擇性。除此之外，在對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置時(shí)，該參數(shù)應(yīng)當(dāng)在QF開(kāi)關(guān)限時(shí)電流速斷定值和QF2.1開(kāi)關(guān)限時(shí)電流速斷定值之間進(jìn)行選取。

該井下高壓供電短路保護(hù)系統(tǒng)當(dāng)中的所有線(xiàn)路均為6kV，長(zhǎng)度最大值是2.9km，所以M2、M3、M4和M5之間供電短路電流并不會(huì)出現(xiàn)太大差別，同時(shí) QF2.1、QF3.1和 QF4.1之間限時(shí)電流速斷的電流差值通常不會(huì)變大，部分開(kāi)關(guān)之間還會(huì)出現(xiàn)電流相同的情況?？梢?jiàn)，縱向的選擇性通過(guò)對(duì)短階梯電流時(shí)限進(jìn)行合理利用，即可最大限度提升電路系統(tǒng)整體可靠性。不但如此，行下高壓供電短路保護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化以后，各條線(xiàn)路均以限時(shí)電流速斷保護(hù)作為其主要保護(hù)方案，定時(shí)限過(guò)流保護(hù)就成為其后備性保護(hù)方案，有助于提升高壓供電短路保護(hù)系統(tǒng)優(yōu)良性及可靠性［4］。

在對(duì)該井下高壓供電短路保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行試用之后，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)能夠最大限度防止越級(jí)跳閘等問(wèn)題的出現(xiàn)，較之優(yōu)化以前的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的斷電速度也得到了顯著提升，在控制短路電流等方面都發(fā)揮著重要作用，而供電設(shè)備出現(xiàn)各種故障的幾率也因此而得到控制。

2 結(jié)語(yǔ)

煤礦資源生產(chǎn)對(duì)于生產(chǎn)程序的嚴(yán)肅性、謹(jǐn)慎性、可靠性、安全性以及穩(wěn)定性等方面都提出了較高要求。為了提升礦產(chǎn)生產(chǎn)效率的最大化，為企業(yè)帶來(lái)更多經(jīng)濟(jì)效益，需要企業(yè)不斷優(yōu)化其井下高壓供電短路保護(hù)系統(tǒng)，通過(guò)嚴(yán)格把握管理層面與技術(shù)層面的優(yōu)化程序，確保該井下高壓供電短路保護(hù)系統(tǒng)充分體現(xiàn)其價(jià)值。

［1］ 朱彥麗，張奉強(qiáng)，杜曉許，等.井下高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘原因分析及預(yù)防措施［J］.科技視界，2013（25）：336-337.

［2］ 張根現(xiàn)，馬星河，張傳書(shū)，等.井下高壓電網(wǎng)防越級(jí)跳閘系統(tǒng)研究［J］.煤礦機(jī)電，2012（2）：156-158.

［3］ 張國(guó)桃，秦國(guó)有，連紅飛，等.基于小波變換和行波測(cè)距的井下高壓電網(wǎng)線(xiàn)路選擇性速斷短路保護(hù)方案［J］.煤礦安全，2013（8）：163-165.

［4］ 董玉杰，劉海波，劉學(xué)斌.基于Profinet的井下保護(hù)與監(jiān)控一體化方案［J］.電工技術(shù)，2014（10）：44-47.