電氣繼電保護(hù)的故障問題及解決方案研究

王培倫（扎賚諾爾煤業(yè)有限責(zé)任公司靈露礦，內(nèi)蒙古 滿洲里 021410）

電氣繼電保護(hù)的故障問題及解決方案研究

王培倫
（扎賚諾爾煤業(yè)有限責(zé)任公司靈露礦，內(nèi)蒙古 滿洲里 021410）

煤礦電氣系統(tǒng)有其復(fù)雜性，其繼電保護(hù)也由此具有相當(dāng)?shù)奶攸c(diǎn)。煤礦繼電保護(hù)的主要問題通常在于斷電保護(hù)延遲和越級(jí)跳閘，但產(chǎn)生它們的原因卻多種多樣，必須具體問題具體分析。由此，本文探討幾種常見的繼電保護(hù)故障問題，并針對(duì)這些問題進(jìn)行分析，提出解決的方法。

煤礦電氣系統(tǒng)；繼電保護(hù)； 故障與排除

0　引言

煤礦的安全生產(chǎn)關(guān)系重大。在保證生產(chǎn)安全的諸種環(huán)節(jié)中，煤礦電氣繼電保護(hù)具有重要的作用?？焖?、靈敏、可靠和具有選擇性是繼電保護(hù)的四項(xiàng)根本要求，在實(shí)際工作中，要以這四個(gè)原則為指導(dǎo)，妥善解決煤礦供電系統(tǒng)運(yùn)行中的種種問題。

1　煤礦繼電保護(hù)的任務(wù)

煤礦繼電保護(hù)的任務(wù)在于減少短路造成的危害。常見的短路問題包括單相接地短路、層間短路和相間短路。繼電保護(hù)裝置具有掌握電力運(yùn)行，防止意外情況造成危害的功能。但在運(yùn)行過程中，繼電保護(hù)由于種種原因會(huì)發(fā)生各種故障。

2　煤礦繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的故障

2.1煤礦供電系統(tǒng)繼電保護(hù)級(jí)數(shù)過多

煤礦供電繼電保護(hù)通常有上級(jí)變電所、礦35kV進(jìn)線、6kV地面井下中央變電所進(jìn)出線饋出柜、井下中央變電所內(nèi)進(jìn)線、井下中央變電所采區(qū)進(jìn)線饋出柜、采區(qū)變電所進(jìn)線柜和采取變電所等七級(jí)保護(hù)級(jí)數(shù)。如每級(jí)保護(hù)時(shí)限為半秒或0.7秒，這就意味著，當(dāng)供電線路發(fā)生故障時(shí)，由于無法及時(shí)越級(jí)跳閘，無法實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)。

2.2反時(shí)限保護(hù)動(dòng)作時(shí)間過長

當(dāng)前多數(shù)煤礦采用的保護(hù)主要有兩種，即定時(shí)限保護(hù)和反時(shí)限保護(hù)。前者主要出現(xiàn)于35kV進(jìn)線中，后者則在6kV配出線中應(yīng)用。對(duì)于GL型感應(yīng)式電流繼電器來說，它既能進(jìn)行過流保護(hù)，又能實(shí)行速斷保護(hù)，集電流繼電器、時(shí)間繼電器、中間繼電器與信號(hào)繼電器為一身，使得反時(shí)限保護(hù)裝置得到大大簡化。因此，短路的發(fā)生位置離電源越近，反應(yīng)時(shí)間就越短。由于繁峙縣保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的準(zhǔn)確性較差，如算上通過脫扣器的時(shí)間的話，無法進(jìn)行準(zhǔn)確的時(shí)限配合，導(dǎo)致越級(jí)跳閘頻繁發(fā)生。且GL型過流繼電器無法整定速斷保護(hù)，致使偏差較大，靈敏度受到極大影響。

2.3小電流接地保護(hù)系統(tǒng)準(zhǔn)確度不高

多數(shù)礦井采用小電流接地選擇系統(tǒng)，準(zhǔn)確性相對(duì)不高，零序電流互感器的連接精度較低，這就使得電纜線路一旦出現(xiàn)單相接地故障，接地電流會(huì)沿著電纜外皮流動(dòng)，而不管其是否為故障電纜。這就使得接地保護(hù)在故障線路上的靈敏度降低，并觸動(dòng)其他非接地線路保護(hù)裝置。

2.4各級(jí)短路電流值相差較小

用于煤礦井下供電的電纜內(nèi)芯通常為銅芯，且長度較短。由于電纜阻抗較小，中央變電所以下各級(jí)短路電流值之間區(qū)別度不高，無法形成準(zhǔn)確的保護(hù)整定。

2.5瞬時(shí)速斷的整定原則有明顯缺陷

地面6kV處整定值太小是越級(jí)跳閘的主要原因，通常出現(xiàn)于末端線路短路故障之中，由于大部分速斷保護(hù)幾乎同時(shí)動(dòng)作，使得停電范圍受到擴(kuò)大，這就使得繼電保護(hù)的選擇性顯得較差。

2.6采區(qū)變進(jìn)線開關(guān)定值選擇性不高

采區(qū)變電所進(jìn)線開關(guān)的定值需要與井下中央變電所采區(qū)進(jìn)線定值相配合，雖然可靠性有所增加，但選擇性大大降低。

3　煤礦電氣繼電保護(hù)故障的解決方案

3.1保護(hù)級(jí)數(shù)過多的解決方法

對(duì)于保護(hù)級(jí)數(shù)過多造成的跳閘延時(shí)，可采用高精度的繼電保護(hù)器來替代原有的時(shí)間繼電器，令兩級(jí)間的時(shí)限差得以縮短?；蛘呖蛇m當(dāng)合并某些級(jí)數(shù)，使時(shí)限加以縮短。這種做法雖然使合并段選擇性降低，卻能提高整體的選擇性，并使跳閘保護(hù)停電范圍不至于過分?jǐn)U大。

3.2反時(shí)限保護(hù)問題的解決方法

這種情況可對(duì)重點(diǎn)部位采取定時(shí)限保護(hù)的做法，通過犧牲一定的近電源端短路保護(hù)性能，使得整體保護(hù)配合大大增加，減少越級(jí)跳閘現(xiàn)象的發(fā)生。

3.3整改操作電源系統(tǒng)

對(duì)于操作電源較為復(fù)雜的煤礦來說，比如具有直流跳閘和交流跳閘形式，存在兩種及以上的直流供電模式，這些情況都應(yīng)當(dāng)加以整改?？蓪⒆冸娝蟛糠植僮麟娫聪到y(tǒng)改為-220V電源，部分交流跳閘改為直流跳閘，使安全性得以提高，也便于維護(hù)工作。

3.4引入微機(jī)保護(hù)

微機(jī)型的繼電保護(hù)具有良好的運(yùn)行性能，可同時(shí)兼顧主動(dòng)保護(hù)和后備保護(hù)，且可進(jìn)行自動(dòng)化控制，自檢功能也較為完善，維護(hù)工作更是較為簡便，這對(duì)提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全性和可靠性有著極大的幫助。

3.5優(yōu)化下井回路保護(hù)和風(fēng)井回路保護(hù)

短時(shí)停電會(huì)造成下井回路的故障，使得井下排水的空氣流通發(fā)生問題，造成水害和瓦斯聚積，影響礦井安全。下井回路保護(hù)由于越級(jí)跳閘的問題難以保障選擇性。這就需要通過微機(jī)的保護(hù)，加以延時(shí)速斷和過電流保護(hù)，使井下變電所有時(shí)間就行進(jìn)線速動(dòng)保護(hù)，提高選擇性。風(fēng)井回路與下井回路相同，各個(gè)整定原則由相鄰線間速動(dòng)保護(hù)、線路末端故障靈敏度、躲開相鄰線路末端母線故障等確定，并且使線路整合閘功能也包含在風(fēng)井回路保護(hù)當(dāng)中，能夠減少瞬間短路，使可靠性大大提高。

繼電保護(hù)系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的貢獻(xiàn)甚大，對(duì)煤礦礦井而言就是保障生命安全的屏障。為保證煤礦的用電安全和穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)時(shí)刻注意繼電保護(hù)可能出現(xiàn)的各種問題，并且針對(duì)具體故障加以具體的解決，杜絕安全事故的發(fā)生。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.128

王培倫（1990-），男，遼寧人，本科，助理工程師，主要從事煤礦電氣技術(shù)管理工作。