低電壓保護(hù)在煤礦井下防晃電中的應(yīng)用

黃玉冬

摘 要：本文對(duì)煤礦井下隔爆高壓開(kāi)關(guān)綜合保護(hù)裝置進(jìn)行升級(jí)，防止電網(wǎng)電壓出現(xiàn)瞬間波動(dòng)時(shí)，引發(fā)井下隔爆高壓開(kāi)關(guān)綜合保護(hù)裝置低電壓保護(hù)動(dòng)作，造成井下大面積停電停風(fēng)現(xiàn)象。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)安裝試驗(yàn)，效果顯著，提高了礦井高壓供電的可靠性。

關(guān)鍵詞：晃電;低電壓;延時(shí)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD611.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）01-0073-02

Application of Low Voltage Protection in Shock Protection

in Coal Mine Underground

HUANG Yudong

（Henan Energy Yongcoal Company Cheji Coal Mine，Yongcheng Henan 476600）

Abstract： In this paper， the comprehensive protection device of explosion-proof high-voltage switch in coal mine was upgraded to prevent the low-voltage protection action of the comprehensive protection device of explosion-proof high-voltage switch in underground mine when the voltage of power grid fluctuates instantaneously， resulting in large-scale blackouts and blackouts in underground mine. Field installation test showed that the effect was remarkable and the reliability of high voltage power supply in mine was improved.

Keywords： power shaking;low voltage;delay

1 研究背景

隨著國(guó)家淘汰煤炭落后產(chǎn)能的逐步推進(jìn)，煤礦企業(yè)對(duì)安全生產(chǎn)的要求也不斷提高，煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻。隨著煤礦機(jī)械化、自動(dòng)化水平的提高，煤礦企業(yè)對(duì)礦井供電安全的要求越來(lái)越高，由于供電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中往往受到各種外界因素的影響，如雷擊、臺(tái)風(fēng)、短路等，容易造成供電系統(tǒng)瞬時(shí)的電壓波動(dòng)或失壓現(xiàn)象，其發(fā)生時(shí)間一般不超過(guò)1.5s，并能自發(fā)恢復(fù)正常供電，即為日常所說(shuō)的晃電現(xiàn)象。

2018年5月25日和7月29日，因雷雨天氣，永城礦區(qū)多條礦井架空電源線路落雷造成供電系統(tǒng)繼電保護(hù)動(dòng)作，瞬間電壓缺失，引發(fā)井下隔爆高壓開(kāi)關(guān)綜合保護(hù)裝置欠（失）壓保護(hù)動(dòng)作，造成井下大面積停電或引起局部通風(fēng)機(jī)停風(fēng)、瓦斯超限等問(wèn)題，對(duì)礦井的安全生產(chǎn)造成了較大的威脅。

供電系統(tǒng)中低電壓（由于系統(tǒng)閃絡(luò)）是造成欠壓保護(hù)動(dòng)作的主要原因。礦井供電系統(tǒng)中低電壓通常是由以下幾個(gè)原因引起的：沖擊負(fù)載、大型電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、供電系統(tǒng)故障以及雷電天氣。前兩種原因在礦井高壓供電系統(tǒng)中影響不嚴(yán)重，只要設(shè)備的供電設(shè)計(jì)合理或改變沖擊負(fù)載及大型設(shè)備的啟動(dòng)方式，對(duì)供電系統(tǒng)的沖擊可以限制在一定范圍內(nèi)，不會(huì)對(duì)供電系統(tǒng)運(yùn)行造成影響。后兩種故障電流大、對(duì)電網(wǎng)沖擊較大、影響范圍廣，是造成供電系統(tǒng)低電壓的主要原因。

2 礦井設(shè)備現(xiàn)狀

欠壓保護(hù)主要有2個(gè)保護(hù)作用：電源電壓下降到額定電壓的65%時(shí)，欠壓保護(hù)動(dòng)作切斷負(fù)荷電源，防止因?yàn)殡妷哼^(guò)低損壞電氣設(shè)備;當(dāng)電源停電時(shí)，欠壓保護(hù)分?jǐn)嚯娫撮_(kāi)關(guān)，當(dāng)電力系統(tǒng)恢復(fù)正常時(shí)，必須人工合閘，防止電源恢復(fù)時(shí)，開(kāi)關(guān)合閘，電動(dòng)機(jī)自行啟動(dòng)或發(fā)生其他事故，從而保證安全[1]。

按照《煤礦安全規(guī)程》及其他相關(guān)規(guī)程、規(guī)范要求，對(duì)定值進(jìn)行規(guī)范整定，電壓定值降至額定電壓65%，適當(dāng)增加延時(shí)時(shí)間。確保系統(tǒng)在瞬時(shí)低電壓時(shí)，開(kāi)關(guān)不跳閘，不影響井下保安負(fù)荷的安全運(yùn)行。系統(tǒng)電壓低于額定電壓的65%時(shí)，開(kāi)關(guān)能延時(shí)跳閘，確保設(shè)備在欠電壓運(yùn)行時(shí)不被損壞。

根據(jù)晃電的特點(diǎn)，在礦井地面上級(jí)電網(wǎng)瞬間電壓缺失期間，保持井下隔爆高壓開(kāi)關(guān)綜合保護(hù)裝置低電（失）壓保護(hù)不動(dòng)作，就能在上級(jí)電網(wǎng)發(fā)生晃電期間大大減少對(duì)煤礦井下供電系統(tǒng)的影響。但是，要真正實(shí)現(xiàn)隔爆高壓開(kāi)關(guān)失壓保護(hù)經(jīng)過(guò)延時(shí)躲過(guò)瞬間（約為1～2s）電壓缺失，還要綜合保護(hù)裝置內(nèi)部后備電源正確維護(hù)及隔爆高壓開(kāi)關(guān)本身控制器延時(shí)的合理配合;失壓延時(shí)保護(hù)必須保證電網(wǎng)真正長(zhǎng)時(shí)間停電后隔爆高壓開(kāi)關(guān)能可靠動(dòng)作，防止來(lái)電后自動(dòng)送電引起設(shè)備自啟動(dòng)和其他嚴(yán)重后果。

目前，河南能源永煤公司車(chē)集煤礦井下使用的隔爆高開(kāi)關(guān)均為礦用隔爆兼本質(zhì)安全型永磁高壓開(kāi)關(guān)。由于綜合保護(hù)裝置和控制器產(chǎn)品種類(lèi)較多，僅有部分新式綜合保護(hù)裝置低電壓及控制器有延時(shí)功能，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多次模擬試驗(yàn)，礦井大部分隔爆高壓開(kāi)關(guān)功能不能滿足防晃電要求。

3 利用綜合保護(hù)裝置低電壓保護(hù)原理

根據(jù)低電壓保護(hù)延時(shí)原理對(duì)其關(guān)聯(lián)的隔爆高壓開(kāi)關(guān)綜合保護(hù)裝置進(jìn)行技術(shù)改造，將綜合保護(hù)裝置低電壓保護(hù)升級(jí)為整定值及延時(shí)均可設(shè)置，同時(shí)對(duì)控制器進(jìn)行升級(jí)，將控制器升級(jí)為可延時(shí)動(dòng)作。

升級(jí)后的綜合保護(hù)裝置內(nèi)部含后備電源，電網(wǎng)停電后可為綜合保護(hù)裝置內(nèi)部供電，按綜合保護(hù)裝置內(nèi)部用戶失壓整定要求，實(shí)現(xiàn)隔爆高壓開(kāi)關(guān)低電壓后延時(shí)跳閘功能，避免大面積停電事故的發(fā)生;隔爆高壓開(kāi)關(guān)設(shè)有內(nèi)部低電壓脫扣延時(shí)電路，動(dòng)作原理如圖1所示。

當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，SJ兩端電壓下降，SJ時(shí)間繼電器釋放，其常開(kāi)接點(diǎn)SJ-1延時(shí)打開(kāi)，作用于隔爆高壓開(kāi)關(guān)控制器，使隔爆高壓開(kāi)關(guān)跳閘[2]。同時(shí)，可為隔爆高壓開(kāi)關(guān)綜合保護(hù)裝置及控制器引入獨(dú)立可靠的后備電源，為隔爆高壓開(kāi)關(guān)綜合保護(hù)裝置、永磁機(jī)構(gòu)分合閘控制器引入備用防爆蓄電池電源，電網(wǎng)供電電源正常時(shí)由隔爆高壓開(kāi)關(guān)自身電壓互感器供電，電網(wǎng)供電電源停電后，自動(dòng)切換至防爆蓄電池供電。

通過(guò)對(duì)綜合保護(hù)裝置及控制器進(jìn)行升級(jí)，綜合保護(hù)裝置在保持原通信規(guī)約不變的基礎(chǔ)上，對(duì)低電壓保護(hù)升級(jí)為定值及延時(shí)可調(diào)，對(duì)控制器也升級(jí)為延時(shí)可調(diào)，升級(jí)后對(duì)綜合保護(hù)裝置低電壓及控制器均投入2s延時(shí)，升級(jí)后能實(shí)現(xiàn)隔爆高壓開(kāi)關(guān)失壓保護(hù)經(jīng)過(guò)延時(shí)躲過(guò)瞬間電壓缺失，保證電網(wǎng)真正長(zhǎng)時(shí)間停電后原開(kāi)關(guān)能可靠動(dòng)作，防止來(lái)電后自動(dòng)送電引起設(shè)備自啟動(dòng)及其他嚴(yán)重后果。

<F：＼歡歡文件夾＼201904＼河南科技201901＼河南科技（創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)）2019年第01期_103595＼Image＼image1_1_1.png>[1][SJ][2][～100v][SJ-1][11][19]

圖1 隔爆高壓開(kāi)關(guān)低電壓脫扣延時(shí)原理圖

4 結(jié)論

煤礦防晃電是一個(gè)系統(tǒng)工程，不僅要完善礦井高壓架空電源線路的防雷電設(shè)施，對(duì)易受雷擊的重點(diǎn)線路和部位要采取局部防雷措施，還要合理設(shè)計(jì)煤礦井下供電系統(tǒng)，通過(guò)科學(xué)合理的保護(hù)整定，提高完善的供電管理水平。同時(shí)，研究推廣連續(xù)供電技術(shù)、智能電網(wǎng)自愈合系統(tǒng)、備用電源以及母聯(lián)快速切換技術(shù)等，最大限度降低晃電對(duì)供電系統(tǒng)的危害。本文根據(jù)晃電的特點(diǎn)，提出了一種簡(jiǎn)單可行的技術(shù)方案，該方案投入少、施工簡(jiǎn)單、可靠性高，有利于保障煤礦的安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]溫義恒.關(guān)于煤礦井下高爆開(kāi)關(guān)欠壓保護(hù)的探討[J].科技中國(guó)，2016（6）：125.

[2]付鐵濱，關(guān)立德.隔爆高壓開(kāi)關(guān)欠壓延時(shí)保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用[J].煤礦安全，2008（6）：101-103.