浅谈煤矿供电系统继保装置的优化
关于煤矿供电继保系统优化改进的研究
一
２ ）６ ｋ Ｖ ／ ｌ Ｏ ｋ Ｖ线 路需 要配 置的继 电保 护 ： 设 置 电流速 断保护。
般 情 况下 ， 定 时 限过 流 保护 都 可 以按 照 正 常情 况 下 最大
１煤矿供电系统的现状
在 我 国的煤 矿 生产 中 ， 由于 煤矿 井 下供 电电 网 中电力 负 荷
变 压器 的分 布 和设 置 较 多 ， 因此 统一 使 用较 为 广 泛 的供 电 系统 为６ ｋ Ｖ或 １ ０ ｋ Ｖ 。 动力 变 压 器给 井下设 备 供 电采 用相 互独 立 的 运 行模 式对 水 泵 、电动 机 等 机 电设 备 供 电 。６ ｋ Ｖ和 １ ０ ｋ Ｖ供 电 系统 包括 一次 系统 和二 次系 统 ， 二 次系统 较一 次 系统更为 复杂 ， 包 含许 多继 电保 护设 备 和 自动装置 。 １ ． １ 煤矿 系统 中的继 电保 护
浅谈煤矿供电系统继保装置的优化
浅谈煤矿供电系统继保装置的优化摘要：煤矿供电系统作为整个煤矿企业生产的主要能量来源，其系统安全运行的重要保障及核心是继电保护系统，因此煤矿继电保护装置需要满足可靠性、速动性、灵敏性和选择性四个基本要求，然而确保“四性”的主要手段是继电保护的整定原则的优化及计算。
关键词：供电；整定；优化0 前言在鲁新煤矿中，供电系统是整个煤矿生产链的主要能量源泉，基于煤矿井下的特殊环境，继电保护成为供电系统安全运行的重要保障。
煤矿企业对供电要求供电可靠、供电安全。
而继电保护装置具有可靠性、速度性、灵敏性、选择性的特点，这种继电保护的优化设计保证了煤矿电网及高负荷用电的安全运转，并且能在第一时间段迅速、准确的识别并且除故障元件，从而解除供电运行事故。
下面以以鲁新矿地面6KV出线为例案进行整定研究。
1 整定优化线路1.1 优化设计瞬时速断电流考虑到鲁新矿地面6kV出线开关的重要性，将其设置为三段式保护，整定优化瞬时速断电流，速断煤矿井下线路末端的最大三相短路线路，并且在最小电负荷运行的环境下发生其中的两相短路电流时，将会限时速断全线路的五分之四，剩下的五分之一线路作为保护电路处在安全范围内。
中央变电所联接的分支采区变电所的出线开关线路中应用瞬时速断的优化设计，该设计取代原先的速断保护上一级线路的0.95倍数，实行闪躲三个时段的最大短路电流进行整定。
按躲过线路末端最大三相短路电流的整定原则代替原有的按上级速断保护的0.9倍进行整定的原则，瞬时速断应用于中央变电所和采区变电所的出线开关中。
虽然由于电缆线路太短，使得线路末端两相短路时即便在最小运行方式下也存在保护区很短的缺点，但II段线路发生短路电流时，可以在短时间内识别故障元件，并短时间内完成断电，这种高灵敏、短延时的特性从而优化了瞬时速断保护。
考虑到优先保证保护的选择性，瞬时速断电流的保护设计不在中央变电所联接采区变电所的进线开关中实施。
整定原则：线路末端三相短路电流按最大电路负荷进行整定优化。
煤矿安全供电系统的设计与优化
煤矿安全供电系统的设计与优化煤矿是中国经济发展中不可或缺的重要资源，然而煤矿安全问题一直是困扰我国煤矿行业的一个难题。
为了确保煤矿作业安全，提高供电系统的可靠性和稳定性，设计和优化煤矿安全供电系统是至关重要的。
一、煤矿供电系统的重要性煤矿供电系统是煤矿生产运行的基础设施，其稳定性和可靠性直接影响到煤矿作业的安全性和效率。
煤矿供电系统主要包括变电所、高压配电、中压配电和低压配电等组成部分。
在煤矿作业中，供电系统需要满足大电流、大功率的要求，并同时保证系统的灵活性和安全性。
二、煤矿供电系统的设计原则1. 可靠性原则：供电系统应具备高可靠性，确保煤矿作业的持续供电，避免因供电故障造成生产中断和安全事故的发生。
2. 安全性原则：供电系统应具备良好的安全保护措施，确保供电设备和供电线路的正常运行，防止因短路、过载等问题引发火灾和人身伤害。
3. 灵活性原则：供电系统应具备良好的扩展性和适应性，能够满足煤矿作业的需求变化，随时扩容或优化配置。
三、煤矿供电系统的设计要点1. 变电所设计：变电所是供电系统的核心部分，应选用可靠的高压开关设备和变压器，确保电网的稳定电压和电流。
2. 配电线路设计：根据煤矿作业的需要，明确高压、中压和低压配电线路的布置和回路结构，确保各个回路的负荷均衡。
3. 供电设备选型：根据煤矿作业的需求，合理选择高压断路器、开关柜等设备，确保其负载能力和过载保护功能。
4. 地线系统设计：建立完善的地线系统，确保供电设备和线路的良好接地，提高系统的安全性。
5. 系统监控与保护：配置相应的监测设备和保护装置，实时监测供电系统的电压、电流、温度等参数，及时发现故障并采取相应措施。
四、煤矿供电系统的优化方法1. 负载管理：合理规划负载分布，避免负荷集中和电网负荷不平衡导致的供电故障。
2. 能效优化：使用高效节能的供电设备和节能措施，如采用变频调速技术等，减少能耗和能源浪费。
3. 故障预防：建立完善的故障预警机制，通过数据监测和分析，提前发现潜在的故障隐患，进行预防维护和设备更换。
煤矿井下供电系统的优化与节能
煤矿井下供电系统的优化与节能随着煤矿生产规模的不断扩大和电力需求的增加，煤矿井下供电系统面临着诸多挑战。
如何优化供电系统，实现节能减排，成为当前煤矿行业亟需解决的问题。
本文将从供电系统结构、设备选择和管理优化等方面，探讨煤矿井下供电系统的优化与节能。
一、供电系统结构优化煤矿井下供电系统由输电线路、变电站和配电线路等组成。
在结构优化方面，可以考虑以下几点。
1. 优化输变电系统布局：合理规划输电线路和变电站的位置，减少输电线路的长度，降低线路损耗和电能消耗。
同时，合理配置变电站的容量和数量，保证井下各个工作区域供电的稳定性和可靠性。
2. 采用高效配电系统：应选择合适的配电设备，如高效变频器、可调节型中压电抗器等，降低电能损耗，提高供电效率。
另外，也要优化配电线路的布置，减小线路的损耗。
二、设备选择优化供电设备的选择对于煤矿井下供电系统的优化和节能具有重要意义。
以下是一些设备选择优化的建议。
1. 变频器在井下电机的应用：通过使用变频器控制电机的运行频率和速度，可以实现能耗的调节和降低。
变频器还具有起动电流小、调速范围广等优点。
2. 优化照明设备：煤矿井下照明设备通常需要长时间连续运行，因此选择低耗能、高亮度的LED照明设备是一个不错的选择。
LED照明具有寿命长、亮度高和能耗低等优势。
3. 提高电缆的导电性能：选择优质的电缆和导线材料，减少线路电阻和电压降低，提高供电效率。
同时，电缆的绝缘材料也应选择耐高温、耐磨损的材料，提高设备的使用寿命。
三、管理优化良好的管理对于井下供电系统的节能和优化非常关键。
以下是一些管理优化的建议。
1. 能源监控与管理系统：引入智能化的供电管理系统，对井下供电设备的能耗进行实时监测和分析。
通过对能耗数据的统计和分析，及时发现异常情况，并进行调整和优化。
2. 定期设备检修和维护：定期开展设备的检修和维护，确保设备正常运行和优化节能。
定期更换设备中的老化元件和损坏部件，保证供电系统的高效稳定运行。
煤矿供电保护及其改进
煤矿供电保护及其改进0引言目前煤矿供电设备的电气保护有过流保护、接地保护和漏电保护三种类型。
在煤矿安全生产中，煤矿供电保护具有非常重要的作用，保护一般应具有选择性、快速性、灵敏性及可靠性四个基本要求，否则有可能引起保护拒跳、误跳，或者保护跳闸范围扩大，严重时造成井下瓦斯急剧上升，出现瓦斯积聚，甚至发生瓦斯事故，给矿井和人身安全造成严重威胁。
煤矿的电气设备和供电系统的保护大多采用继电保护装置，随着计算机技术、微电子技术、信息技术、网络通信技术的不断发展，智能保护系统已经研制成功，在硬件方面，采用具有强大数据处理能力的DSP微处理器，低功耗可编程逻辑芯片和高集成度的专用芯片，使整个系统的可靠性有很大提高，从而保证了生产质量。
1井下有关保护煤矿井下的环境较特殊，其设备分为矿用一般型电气设备和矿用隔爆型电气设备，前者不具有防爆性能，适用于没有瓦斯、煤尘爆炸危险的场所；后者具有防爆和隔爆性能，适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的场所。
同时，电气设备按工作电压高低分为低压电气设备和高压电气设备，井下电气设备大多属一类负荷和二类负荷，工作时的电流、电压都较大，对其保护是保证可靠性工作的关键。
1.1过流保护电火灾产生的主要原因是电网的过电流，而过电流又是由短路、过载引起的，因此防止电火灾方法就是防止过流的产生。
过流保护包括短路保护和过载保护。
目前电磁式继电器和电子式继电器均可实现短路保护，而过载保护可由电磁式继电器、电子式继电器和热继电器实现。
1.2接地保护电气设备的绝缘损坏，其金属外壳和架构就会带电。
当人触及此电气设备时就会发生触电事故，而且我国规定触电的安全极限交流电流值为30mA，因此要通过接地保护限制通过人身的电流使其在极限电流之内。
保护接地的关键是将保护接地装置的接地电阻降低到规定的范围内，就可以使流过人体的电流不超过安全极限电流，确保安全生产。
1.3漏电保护当电网绝缘电阻小于一定数值时，人触及后会产生触电危险，而且漏电不仅会使设备进一步损坏，形成短路事故，同时还导致人身触电和漏电火花引爆瓦斯、煤尘的危险。
煤矿供电继保装置的优化改进分析
２ Ｉ Ｉ 负 蒋
结合图中所示的保护配置及定值与时限的整定 设 置 ，将 煤矿 井 下供 电系 统 线路 保 护 中存 在 的 问题
罗 列如 下［ 】 ：
（ １ ） 由于井 下采 区变 电所 一 般布 置在 距 电源 较远 的地 方 ，中间 的开 关 客观 上 需 要较 长 的保 护 时 限 和 较 大 的定 值 配合 ，而这 些 又 恰恰 与 电力部 门的 规定 限制 相矛 盾 ， 无法 进行 保 护配 合 。 （ ２ ） 由于 各 级 继 电保 护 之 间 间距 短 、 电 流 差 值 小， 难 以整 定 。 以图 １ 为 例进 行说 明 ， 线路 保 护总共 ５ 级， 按级间 ０ ． ５ ｓ的时 限来 计算 ， 远达不到保护要求 ， 因此 经常 发生 越级 跳 闸现 象 。 （ ３ ） 目前 ， 采 区变 电所 的整 定一 般 是 首 先计 算得 到最 远端 的负 荷开 关 整定 值 ， 然 后逐 级 回溯 ， 确 定 过 流 及 速断 保护 定值 以及 配 合参 数 。其 中 ， 速 断整 定值 的确 定偏 差 较 大 ，导致 经 常 出现 继 电保护 无 选择 性
重要 性不同 ， 具 体 设 置 时有 速 断 、 瞬 时速 断 、 带 时 限 的速 断保 护 三个 等级 。 （ ２ ） 配 电 变压 器 的 继 电保 护 配 置 一 般 按 照 其 容 量 大小 来 进 行 ， 当其 ＜ ４ ０ ０ ｋ Ｖ Ａ时 ， 采 用 高 压熔 断器 ； 当其 介 于 ４ ０ ０ ～ ６ ３ ０ Ｋ Ｖ Ａ之 间 时 ，在 高 压 侧装 设 过 电 流保 护 ， 并 且 还 应根 据 时 限 和环 境要 求 ， 装设 速 断 和 瓦斯保护 ； 当其 为 ８ ０ ０ ｋ Ｖ Ａ及 以上时 ， 除需装设 以上 的保 护装 置 外 ， 还应 有 温度 保护 ｌ ２ ］ 。
煤矿供电系统继电保护装置改进措施
引言 轮式通井机是负责油 田油水井 施工的作业
设备 ， 其制动系统为 钳盘式结构 。 制动蹄为钳式 制动蹄 。 由于长期 工作在泥泞 的作业井场 ， 制动 蹄经常浸 泡在泥土和雨 水中 。该制动蹄 为液压 缸缸套 与活塞组成 的工 作副 。由于工作 条件非 常恶劣 ，制动蹄 的液压 缸缸套与活 塞经 常 出现 故障需要 维修 。制动蹄 的活塞经常 因锈 蚀与液 压缸缸套 粘结在一起 ，维修 时需要取 出活塞并 对活塞锈 蚀部分进行 表面处理或更 换活塞 。没 有好 的维修工具 ， 出活塞非常 困难 。 目前 ， 取 维 修制 动蹄采取 的方法有两种 ： 方法一 ： 用榔头 采 巧击制 动蹄 ， 利用物体 腠性冲击 的原 理 ， 敲 通过 击制动蹄 母体 ，使得 活塞与液压缸缸套 之 间作 相对运 动 ，活塞缓慢 移出 ，最终脱离 液压缸缸 套 。采 用该方法 速度 很 慢， 平均需要 ３ 分钟 才 ０ 能 取出一 只活 塞。全车共有 ３ 只活塞 ， 出时 ２ 取 间需要 １ 小 时 ， ６ 而且 ， 的劳 动强度 很大。 工人 方 法二 ： 取在制动蹄母 体上钻孔 、加 工螺纹母 采 扣， 然后 再用螺栓拧 入 ，从活塞 的背面顶 出活 塞 。２０ 年 ３６月 ， 岛采 油厂特 车大 队研 制 ０８ － 孤 出了一款轮式 通井机钳式制 动蹄 活塞快 速取出 工 具。在实际生 产 中应用 ，有效解 决 了生产难
中图分类 号 ： Ｍ７ 文献 标识 码 ： Ｔ ７ Ａ
１ 矿 ６ Ｗ１ｋ 煤 ｋ ０Ｖ系统 中应 配 置的继 电保 上一级 速断保护的 ０ 倍进行整 定 ； 区变进线 化， ． ９ 采 以最大限良满足煤矿供电特殊情况的要求。 护。 按照企业 ６ Ｖ１ｋ 电系统 的设 计规范要 处 设两段式保 护 ，段按上 级速断 的 ｏ 倍 进行 （考虑 到地 面 ６Ｖ出线开关 的重要 性 ， 置为 ｋ ／０Ｖ供 Ｉ ． ９ １ ） ｋ 设 求 ， ６Ｖ ０ Ｖ的供 电线路 、 电变压器 和分 整定 ， 段 按上级 Ｉ段定值进行整定 。 在 ｋ ｆｋ ｌ 配 Ｉ Ｉ Ｉ 三段式保护 ，瞬时速 断动作 电流按躲过 下井线 段母线上一般应设置 以下保 护装置 ： （６Ｖ１ｋ 线 路 应 配 置 的 继 电 保 护 ： １ ｋ ／０Ｖ ） ６Ｖ １ｋ ｋ ／ Ｖ线路一般均应装设过 电流保护 。 ０ 当过 电流保 护的时 限不 大 于 ０ ｓ ｎ ｓ且没 有保护 ． — ７， ５ 配合上 的要求 时 ， 可不装设 电流 速断保护 ； 重 自 要的变配 电所 引出的线路应装设 瞬时电流速断 保 护 。当瞬 时电流速断保护不能满 足选择性动 作时， 应装设 略带时限的电流速断保护 。 （ ｋ ／０Ｖ配 电变压 器应 配 置 的继 电保 ２ Ｖ１ｋ ￣ 护。 当配 电变压器容量小于 ４０ Ｖ ① ０ｋ Ａ时， 一般 采 用高压熔断器 保护 ；②当配 电变压器 容量为 图 １煤 矿 系统 现 行 保 护 配置 图 ４ Ｏｖ３ｋ Ａ， 侧采用 断路器时 ， 设过 Ｏ ． ０ Ｖ 高压 ６ 应装 由图 中定值 与时限的配合 ，结合煤 矿井下 路末端最 大三 相短路 电流来整定 ，在最小运行 电流保 护 ， 而当过 流保护时限大于 ＯＳ 时 ， ． ｓ 还应 装 设电流速断保 护 ；对于车间 内浸没式 配电变 供 电的特殊 性 ，可以看出煤矿供 电系统 线路保 方式下 发生两相短路时 ，至少具有线 路全 长约 ２ ％的保护范 围，剩下的 ８ ％由限时速 断来解 ０ ０ 压 器还应装设 瓦斯保护 ；③ 当配 电变压 器容量 护 中存在 的主要 问题有 ： （ 矿井下供电系统是—个单侧电源辐射 决。 １ 煤 为 ８０ Ｖ ０ｋ Ａ及 以上时 ， 应装设 过电流保 护 ， 而当 由于采 区变 电所 距电源较远 ， 中间经过 中央 变电所 和采 区变 电所 的出线 开关 ， 瞬 过 流保 护时限大 于 ０ ｓ ，还应装设 电流速断 状电网 ， ５时 需要 较长 的时 限和较 大的定 时速断用 常规 的按躲过线路末端最 大三相短路 保护 ；对 于浸没式配 电变压 器还应装设气体保 的开关级数较 多 ， 值 配合。 电流的整定原 则代替 原有的按上级 速断保护 的 护 ； 尚应装设温 度保护 。 另外 ｆ煤 矿供 电系统 继 电保护 级数 多 ， 下供 ０ 倍 进行整 定 的原则 。虽然 由于 电缆线 路太 ２ ） 井 ． ９ （６ Ｖ１ｋ ３ ｋ ／０Ｖ分段母线 应配置 的继 电保 护 。 ） 阻抗较 小 ， 中 短 ，在最小运行方式 下线路末端两相 短路时保 故 对于不 并列运行 的分段 母线 ，应装设 电流 速断 电大都采用铜 芯电缆 且距离短 ， 不利 于保 护 区很短 ，但 由于 Ⅱ段的限时速断 保护灵敏度 保护 ， 但仅在 断路器合 闸的瞬间投入 ， 闸后 自 央变以下各级短路 电流值相差很小 ， 合 动解除 ； 另外应装设过 电流保护 。 如采用 的是反 护的整定 。 较高 ， 并具有短延 时， 以在 较短时 间内就切除 可 （ 目前煤矿采 区变 电所 的整定 原则是确定 故 障 ， ３ 】 因此不需要 Ｉ 段有很高的灵敏度 。 时限过 电流保 护时 ， 其瞬时动作部 分应解除 ； 对 最 远端的负荷性质 和大小 ，根据计算结果 整定 于负荷等级较低的配电所可不装设保护。 中央 变电所和 采 区变 电所 的进 线开关 ， 考 然 不设瞬时速断。 ２ 矿 ６ Ｖｌｋ 煤 ｋ ／ Ｖ系统 中继 保装 置存 在 的 供 此处 负荷的开关定值 ， 后逐级 向采 区变电 虑到优先保证保护的选择陛， Ｏ 问题 。 目前 ， —般的工业企业高压供 电系统 中均 所计算 ，根据所供负荷 中功率最大者确定过 流 ｆ根 据煤矿 井下 电 网的特殊 情况 ， 线 ２ ） 各母 以最远端 的短路 电流整定速断保 护 。 间短路 电流的差距很小 ， 在地面 ６Ｖ至 中央 虽 ｋ 为 ６Ｖ １ｋ ｋ ／ Ｖ系统 。 ０ 除早期建设 的 ６ Ｖ１ｋ ｋ ／０Ｖ系 保护定值 ， 统 ，较多采用 的是 直流操作 的定 时限过电流保 依次 向上 逐级配合 ，速断保 护和过载保护 的定 变 之间增设电抗器 ，中央变 之后多级保护 之间 护和瞬时 电流 速断保护外 ， 近些 年来飞速建设 值 和时限从采 区变 电所 向下 逐级降低 。由于 目 动 作 电流 的差 距仍 不能 保证 系统纵 向的选 择 —旦 必 的 电网上一般 均采用 了环 网或 手车式高压开关 前速 断保护整定值过小 ， 出现短路 故障 ， 性 。 为解决这个问题 ， 改变传统 的 Ｉ段时限与相 Ｉ 柜 ，继电保护方 式多为交流操 作的反时限过 电 然是所 有速断保护 同时动作 ，使得继 电保护 没 邻线路 Ｉ 段时限配合的整定原则， 在各出线处 Ｉ Ｉ 出现越级跳 闸， 了停 电故障影 响 段 时限按 与相邻 线路 出线处 Ｉ段时 限配合 的原 扩大 Ｉ 流保护装置。 很多重要企业为双路 ６ Ｖ１ｋ ｋ ／ Ｖ电 有选择 陛， ０ 源 、高压母线分段但不 联络或虽能联 络但 不能 范 围。 则进行整定 ；进线保护 Ｉ段亦与相邻线路 出线 Ｉ （瞬 时速断 的整 定原则 是先确定地 面 ６Ｖ 处 Ｉ段 进行配合。此原则降低了越级跳 闸的可 ４ １ ｋ Ｉ 自动投入。 在系统供电的可靠性 、 故障响应 的灵 依次向下按 ｎ 倍整定。这种原则有明 能性 。 ９ 敏性、 保护动作 的选择性 、 除故障 的快 速性 以 处定值， 切 由于整定值过小 ， 并且逐级减小， 一 及运 行方式 的灵 活性 、运行人员 的熟 缘 陛上都 显的缺陷： （ 般 定时限过 流保护均按 能躲过正 常最 ３ 卜 旦 出现短路故 障 ，必然是所有速 断保护同时动 大工作 电流整定 ，但考虑煤矿 特点是没有 自 存在 着一 些急待解决的问题 。 启 使得保 护 的选 择性 差 ， 出现越级 跳 闸 ， 从而 动现象 ， 故按躲 过被保护线路 的尖峰电流来 整 煤矿 供 电 系统 一般 为单 侧 电源 辐射 状 电 作 ， 网， 阶段式 电流保护原则 为 ： 电源端至 负荷 扩大停电故障的影响范 围。 其 从 定， 或用尖峰电流来代替正常最大工作 电流 。 线 圆采 区变 电所 进线开关 定值与上 一级定值 路尖峰 电流的概念是 ： 该线路 其它设备正 在以 端 动作电流应从 大至小逐级递减 ，动作 时间亦 虽在一定程度 上增 加 了保护 的可靠性 ， 但 半小时最 大负荷运行 ，而线路 中一台最大 容量 应从 长到短逐级递减 ； 本级 电流保护 的动作 电 配合 ， 流必须大 于下一级线 路首端的最大短路电流 。 大大降低了选择 陛，不符合供电系统对继电保 的 电动机 正在启动时 ，在线路 中产生的短 时最 如图 １ 所示 为一条简化 的煤矿 供 电系统 保 护的要求。并且采区变电所保护一般采用反时 大工作 电流。启 动电流倍数根据井 下防爆 电动 ～ 倍 定时过流要求 能保 护配置图 。 现行的整定原则为 ： 地面 ６Ｖ处设 两 限过流保护 ，一直 以来 没有进行很 好的定 值配 机的实际 隋况可取 ５ ６ 。 ｋ 算， 采区变 电所 出线 故障时 ， 保护没 有选择 护全长 ，故应用 线路末端最小两相 短路 电流来 段式保护 ，段速 断按保护 本条线路电缆的 ５ ％ Ｉ ０ 进行 整定 ， 段过 流按 躲过最 大 负荷 电流进 行 性 。 Ｉ Ｉ 校验其灵敏度 ， 应不小于 １。 ５ ３ 解决 方法。对于其它几个 问题 ， 可通过改 根据 前面分析 ， 虑到煤矿供 电系统 的特 考 整定 ， 动作时限为 ０ ｓ中央变和采 区变 出线处 Ｉ ．； ９ 段 按上一级 速断保护 的 ｎ 倍 整定 ， 段按最 大 进线 路保护每段 的整定 原则和各级之 间时限的 点 ，以及井下 电缆 网络 发生短路故 障的几率远 ９ Ｉ Ｉ ｋ 负荷 电流整定 ； 中央变进线处只设 速断保护 ， 按 配合 两个方面对煤矿供 电系统继 电保 护进 行优 高于地面 ６Ｖ架空线路 等 ，总体的线路保护 系
浅析煤矿井下供电保护方面的优化
摘要:随着煤矿生产对供电可靠性的要求越来越高，各煤矿企业对继电保护整定工作日益重视，越发认识到制定一套适合于煤矿生产实际情况的继电保护整定规范的必要性与重要性。
煤矿电网是电力系统的一个重要组成部分，它是联系电力系统与煤矿用电设备的桥梁，由于以电缆供电为主，具有负荷集中、电气设备运行环境恶劣、供电可靠性要求高等特点，其继电保护计算与系统电网和普通电力用户相比有一些特殊的地方。
目前煤矿进行此项工作时普遍采用供电软件计算和手工整定计算的方法，因此对继电保护整定计算的手工计算作一些总结是有一定的意义的。
关键词:煤矿供电整定计算继电保护整定原则0引言当前，国内电网电压等级不断升高，高压、超高压甚至特高压电网的保护配置及安全运行备受业界关注。
低压配电系统继电保护与高压电网保护一样重要。
煤矿、钢铁、石油、冶金等重工业是我国国民经济的支柱产业，随着社会经济的发展，国内市场对石油、钢铁和煤矿的需求量越来越大，相应的对矿企、油企等生产企业的供电系统的要求也愈发严格。
1煤矿供电系统存在的问题煤矿供电系统通常是单电源辐射状网，电流保护秉承一个原则———从电源至负荷动作电流由大到小呈梯次递减，动作时间由长至短呈级次递减。
按照电路设计要求，本级速断保护动作电流值要比下一级线路首端最大短路电流值大。
因此存在以下几方面的问题：1.1煤矿井下中央变电所、采区变电所和采区配电点供电距离短，而电缆采用铜芯电缆阻抗较小，所以短路电流值相差不大，不利于保护整定。
1.2煤矿供电继电保护级数多。
地面变动所与采区配电点之间的线路必须设置层层保护。
两级变电所进线保护时间应相差0.5秒，也就是说假设上一级变电所进线保护时间设定为1.2秒，下级保护的时限就要设定为0.7秒。
按每级保持0.5秒的时限来计算起不到保护作用，甚至难以保证出现故障时不会发生越级的现象。
1.3瞬时速断的整定原则：确定地面6kV处定值后，依次向下按0.9倍整定。
基于该原则整定的电路往往存在供电保护缺陷。
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一
般／ Ｌ＞ ２ ０ ％ 时实现整定 目标 。 １ ． ２ 优化 限时速断保护 限 时速 断 保 护是 一 种一 定 延 时 的快 速 保 护 ，一般 利 用 电流 经 过 的 电磁 线 圈后 产 生 电磁 力 推动 脱 扣 机构 动 作跳 闸 ，这 种 方式 不
更好 配合上级保 护。
这种整定原 则主要是考 虑煤矿特点是 没有 自启动 现象 的特点 ， 因此躲 于煤矿 井下 的特殊 环境 ，继 电保护成 为供 电系统 安全 运行 的重要 保 过最 大工作 电流 也预示 着躲过 线路 中的峰 值 电流 。线路 峰值 电流可 障。煤矿 企业 对供 电要 求供 电可靠 、供 电安全 。而继 电保护 装置 具 解释为线路 中的一台最大容 量的 电动 机正在启动 时 ， 而线 路其它设备 有可靠 性 、速 度性 、灵敏 性、选 择性 的特 点 ，这 种继 电保护 的优化 正在 以半小 时最大 负荷运 行 的同 时所 产生 的短 时最大 工作 电流 。峰 设 计保 证 了煤矿 电网 及高 负荷 用 电的安全 运转 ，并且 能在第 一时 间 值 电流一 般是 实 际 电路 运转 中启 动 电流的 ５ － ６ 倍 ，也是 井下 防爆 电 段迅速 、准 确的识 别并且 除故 障元 件 ，从 而解 除供 电运行 事故 。下 动机 的安保 范围 。 面 以以鲁新矿 地面 ６ Ｋ Ｖ出线为例 案进行整定研究 。 常 规应 用线 路末 端最 小两 相短路 电流 来校 验其 灵敏 度 ， 只有 当
１ 整 定优 化 线 路
１ ． １ 优 化设计 瞬时速断 电流 考 虑 到鲁新 矿地 面 ６ ｋ Ｖ出线开 关 的重要 性 ， 将 其设 置为 三段 式 保护 ， 整定优化 瞬时速 断电流 ，速断煤矿 井下线路末端 的最大三相 短
不小于 １ ． ５ 的情况 下 ，定时过流 才能实现保护 线路全长 。 整定原 则 ： 按躲过线路 峰值 电流计 算。
３ 结语
可靠 性、选 择性 、速动 性和灵 敏性 这 四个 基本 要求是 继 电保护 在 煤矿供 电系 统中 实现整 定优化 的可 靠保 障 ，而继 电保 护的对 电力
能 源 技 术
山 柬工案 抛术
４ ７ 永 胜
（ 内蒙古鲁新 能源开发有限责任公司 ，内蒙古 锡林浩特 ０ ２ ６ ２ ３ １ ）
摘 要：煤矿供 电系统作为整 个煤矿 企业生产的主要 能量 来源 ， 其系统安全运 行的重要保障及核 心是继 电保 护 系统， 因此煤矿继 电保护装 置需 要 满足 可靠性、速动性、灵敏 性和选择性四个基本要求 ， 然 而确保 “ 四性” 的主要手段是继 电保护 的整定原则 的优化及计 算。
关 键 词 ： 供 电 ； 整 定 ； 优 化
０ 前 言
在鲁新煤矿 中 ，供 电系统是整个煤矿 生产链 的主要能量源泉 ， 基
间继 电器在 一定范围 内连续 可调 ， 使用 时可 根据给定 时间进行设置 。
定时 限过流 保护可 以躲过煤矿 供 电系统 中正常运 行的最大 工作 电流 ，
定值
Ⅲ段定 时限过流保 护一次侧定值 ； Ｋ ｋ 一可靠 系数 ， 根据不 同继电器类型取 值 ； ｘ 一继 电器接线系数 ；
Ｉ ｉ ｍａ ｘ 一被保护线 路尖峰 电流 ； Ｋｆ ＿ － － 返 回系数。
路线路 ，并且 在最 小 电负荷运 行 的环境下 发生 其中 的两相短 路 电流 时 ，将 会 限时速 断全线路 的五 分之 四 ，剩 下 的五 分之 一线路 作为 保
护 电路处在 安全范 围内。 中央变 电所联 接 的分 支采 区变 电所 的出线开 关线 路 中应 用瞬 时
速断 的优化 设计 ，该设计 取代原 先 的速断保 护上一 级线路 的 Ｏ ． ９ ５ 倍 ２ 整体配合 的优 化 数 ，实行 闪躲三个 时段 的最大短路 电流进行整定 。 鲁新煤矿 总体 线路保 护 系统 的优 化方 案既要 考虑 到煤矿 供 电系 按 躲 过线 路 末 端 最大 三 相短 路 电流 的整 定原 则 代 替原 有 的 按 统 的特点 ，还 要考 虑到相 对于地 面 ６ ｋ Ｖ架空线路 等而 发生井 下 电缆 上 级速 断保 护 的 Ｏ ． ９ 倍 进 行 整 定 的原 则 ，瞬时 速 断 应 用于 中央 变 网络 发生短路故 障的小概率事件 ，因此优化方案 需要具备 以下 条件 ： 电所和 采 区变 电所 的 出线 开 关 中 。虽 然 由于 电缆 线路 太 短 ， 使 得 尽可 能将 井下短 路时 的最大 工作 电流发 生降 为小概 率事件 ，减 少对 线路 末 端 两 相短 路 时 即便在 最 小 运行 方 式 下也 存 在保 护 区很 短 的 上级 变 电所 主变 压器 的冲击 ；限制 井下 发生短路 时大 电流对 上级 变 缺点 ， 但Ｉ Ｉ 段线 路发 生短路 电流 时 ， 可 以在 短 时间 内识别 故 障元件 ， 电所主变压 器的冲击 ；实现全线 电压 损失和保护 系统的可靠性 ， 选 择 并 短时 间内 完成 断 电 ，这种 高 灵 敏 、短 延 时 的特性 从 而优 化 了 瞬 性等 要求 ；兼顾井上 、井下保 护动作值的配合 。 时 速断保 护 。 采 区变 电所 出线保护 的原有 两段式保护 保持不 变 ， Ｉ 段的动作 电流 考 虑 到优先保 证保 护 的选 择 性 ，瞬 时速 断电流 的保护 设计不 在 在躲 过定 时过流 的动作 电流 的条件 下按 照突破 常规 方法进 行保 护线 中央变 电所联接采 区变电所 的进线 开关 中实施 。 路全 长 ；进一 步缩 短延 时实 现 ，将 Ⅱ 段 线路 延 时改为 为 Ｏ ． ２ ｓ 。该 优 整定原则 ： 线 路 末 端 三 相短 路 电流 按 最大 电路 负 荷进 行 整 定 化设 计有利于短 时间内快速切 除故障 ， 实现短延 时性 ，并 能在 时限上