井下高压供电论文

煤矿井下继电保护分析
摘要：本文分析了目前煤矿供电保护中存在的一些问题，对解决问题的各种办法进行了探讨，并指出了低压配网保护中各段线路保护的优化改进措施，优化后能使保护最大限度满足要求，降低事故发生率。

关键词：高压配电网；整定计算；继电保护
Analysis on relay protection in coal mine
(China coal Ping second underground mine Huang Yong ) Abstract: This paper analyzes the current coal mine power supply protection in some of the problems, to solve the problem of the various approaches are discussed, and pointed out that the low-voltage distribution network protection in each line protection improvement measures, after optimization can make the protection to maximize meet the requirements, reduce accident rate.
Key words: high voltage distribution network;setting calculation;relay protection
引言
煤矿矿井用电属于一级负荷，要求不间断供电以保证矿并的安全及生产。

继电保护对于供电的可靠性起着至关重要的作用。

因此，合理的选择继电保护方案，准确无误的整定、配合，以及正确的选择保护装置是保护矿井安全供电的最重要因素。

继电保护装置必须满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性四个基本要求。

1煤矿6KV／1OKV系统中保护存在的问题
按照企业供电系统的设计规范要求，在 6KV／1OKV的供电线路、配电变压器和分段母线上一般应设置以下保护装置：
(1) 6KV／1O K V 线路应配置过电流保护
当过电流保护的时限不大于0.5s一0.7s，且没有保护配合上的要求时，可不装设电流速断保护；重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。

(2)6KV／1OKV配电变压器应配置的继电保护
①当配电变压器容量小于40OKVA时，一般采用高压熔断器保护。

②当配电变压器容量为400～630KVA，高压侧采用断路器时，应装设过电流保护，而当过流保护时限大于0.5s时，还应装设电流速断保护：对于车间内浸没式配电变压器还应装设瓦斯保护。

③当配电变压器容量为800KVA及以上时，应装设过电流保护，而当过流保护时限大于0.5s时，还应装设电流速断保护，对于浸没式配电变压器还应装设气体保护：另外尚应装设温度保护。

(3)6KV／1OKV分段母线应配置的继电保护
对于不并列运行的分段母线，应装设电流速断保护，但仅在断路器合闸的瞬间投入，合闸后自动解除，另外应装设过电流保护。

2煤矿6KV/10KV系统中继保装置存在的问题
煤矿供电系统一般为单侧电源辐射状电网，其阶段式电流保护原则为从电源端至负荷端动作电流应从大至小逐级递减，动作时间亦应从长到短逐级递减本级电流保护的动作电流必须大于下一级线路首端的最大短路电流。

结合煤矿井下供电的特殊性，可以看出煤矿供电系统线路保护中存在的主要
问题有：
(1)煤矿井下供电系统是一个单侧电源辐射状电网，由于采区变电所距电源较远，中间经过的开关级数较多，需要较长的时限和较大的定值配合，而电力部门对电源保护的时限和定值已经限定，无法更改，造成给定整定值过小，保护时限过短，保护无法配合。

(2)煤矿供电系统继电保护级数多，井下供电大都采用铜芯电缆且距离短，阻抗较小，故中央变以下各级短路电流值相差很小，不利于保护的整定。

一般地面至采区变处的线路保护有5级，煤矿上级变电所进线保护的时限是固定为1.2s，而下级保护的时限应比上级保护的时限少0.5s。

由此可见，按每级间保持0.5s的时限来计算，不能起到保护，甚至在供电线路故障时，出现越级跳闸的现象。

(3)目前煤矿采区变电所的整定原则是确定最远端的负荷性质和大小，根据计算结果整定供此处负荷的开关定值，然后逐级向采区变电所计算，根据所供负荷中功率最大者确定过流保护定值，以最远端的短路电流整定速断保护。

依次向上逐级配合，速断保护和过载保护的定值和时限从采区变电所向下逐级降低。

(4)瞬时速断的整定原则是先确定地面10KV处定值，依次向下按0.9倍整定。

这种原则有明显的缺陷由于整定值过小，并且逐级减小，一旦出现短路故障，必然是所有速断保护同时动作，使得保护的选择性差，出现越级跳闸，从而扩大停电故障的影响范围
3煤矿供电系统继电保护装置的优化改进
针对煤矿下并线路距离较短的问题，可在至中央变下井线路中装设电抗器，短路电流值从电源至负荷方向将在井上、井下有明显的差距，从而有利于速断保护动作电流的区分。

对于其它几个问题，可通过改进线路保护每段的整定原则和各级之间时限的配合两个方面对煤矿供电系统继电保护进行优化。

3.1瞬时速断保护的优化
考虑到地面10KV出线开关的重要性，设置为三段式保护，瞬时速断动作电流按躲过下井线路末端最大三相短路电流来整定，在最小运行方式下发生两相短路时，至少具有线路全长约2O％的保护范围，剩下的80％由限时速断来解决。

中央变电所和采区变电所的出线开关，瞬时速断用常规的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。

虽然由于电缆线路太短，在最小运行方式下线路末端两相短路时保护区很短，但由于II 段的限时速断保护灵敏度较高，并具有短延时，可以在较短时间内就切除故障，因此不需要I 段有很高的灵敏度。

中央变电所和采区变电所的进线开关，考虑到优先保证保护的选择性，不设瞬时速断。

整定原则按最大运行方式下线路末端三相短路整定
定值：I K I d K set )3(max
2⋅=I （1） K K 为安全系数；I d )3(max 2为最大运行方式下线路末端的三相短路电流。

3.2限时速断保护的优化
根据煤矿井下电网的特殊情况，各母线间短路电流的差距很小，虽在地面至10KV 中央变之间增设电抗器，中央变之后多级保护之间动作电流的差距仍不能保证系统纵向的选择性。

为解决这个问题，改变传统的II 段时限与相邻线路I 段时限配合的整定原则，在各出线处II 段时限按与相邻线路出线处II 段时限配合的原则进行整定进线保护II 段亦与相邻线路出线处II 段进行配合。

此原则降低了越级跳闸的可能性。

整定原则按同一灵敏度系数法整定，在最小运行方式下线路末端发生两相短路时有足够的灵敏度。

定值：K I im d I )
2min 2II set （=（2） I d )
2min 2（为最小运行方式下，线路末端两相短路电流；K im 为灵敏系数，取1.5。

3.3 定时限过流保护的优化
一般定时限过流保护均按能躲过正常最大工作电流‘ 整定，但考虑煤矿特点是没有自启动现象，故按躲过被保护线路的尖峰电流‘ ～来整定，或用尖峰电流来代替正常最大工作电流。

线路尖峰电流的概念是该线路其它设备正在以半小时最大负荷运行，而线路中一台最大容量的电动机正在启动时，在线路中产生的短时最大工作电流。

启动电流倍数根据井下防爆电动机的实际情况可取5—6
倍。

定时限过流保护要求能保护全长，故应用线路末端最小两相短路电流来校验其灵敏度，应不小于1.5。

整定原则按躲过尖峰电流计算
定值：
K
I
K
K
I K
f
imax
jx
set
⋅
⋅
=
Ⅲ
( 3 )
K K为可靠系数，根据不同继电器类型取之值；
K jx为继电器接线系数；
I imax为被保护线路尖蜂电流；
K f返回系数。

4.结语
本文提出了保持现有保护装置不变的优化整定原则，也就是改变现有三段式电流保护每一段的整定方法。

给出了改进后三段式保护各段的定值整定公式，优化后的方案可以有效解决越级跳闸等问题。

参考文献
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