么杰

【摘 要】煤礦供電系統(tǒng)中的繼電保護作為電力安全生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)，對確保電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、可靠性有著非常重要的作用。本文針對目前煤礦供電系統(tǒng)中的繼電保護配置存在的主要問題進行了分析，對存在的問題提出了優(yōu)化整定方案，通過優(yōu)化后的方案最大限度的滿足繼電保護的要求，最大程度的降低事故的發(fā)生率。

【關(guān)鍵詞】供電系統(tǒng) 繼電保護配置 整定計算 優(yōu)化方案

供電系統(tǒng)是整個煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的動力保證，而供電系統(tǒng)安全運行的重要保障則是繼電保護系統(tǒng)，繼電保護系統(tǒng)能夠保證煤礦電網(wǎng)及負(fù)荷安全穩(wěn)定地運行，煤礦系統(tǒng)的系統(tǒng)事故都直接或間接的與繼電保護裝置的不正確動作有關(guān)系。所以合理的配置繼電保護裝置是保障電網(wǎng)安全運行的重要條件。低壓電網(wǎng)短路狀態(tài)是煤礦井下最嚴(yán)重的供電故障形式之一，它直接就影響著整個煤礦井下供電系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和連續(xù)性。為了使煤礦井下供電系統(tǒng)可靠安全的運行，將發(fā)生短路故障時帶來的損失和危險控制在最小范圍內(nèi)，就必須對井下低壓電網(wǎng)短路電流進行計算，在選用各種開關(guān)設(shè)備時需要計算出可能通過用電設(shè)備的最大短路電流及產(chǎn)生的電動力效應(yīng)和熱效應(yīng)，以便能檢驗電氣設(shè)備的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。其次在選擇和整定繼電保護裝置時，就需要計算出被保護范圍內(nèi)的最小短路電流，才能校驗繼電保護裝置的靈敏度，在被保護范圍內(nèi)發(fā)生短路故障時保護裝置能夠可靠的動作，迅速的切斷電源，保護供電系統(tǒng)，避免事故的發(fā)生。

1 煤礦供電系統(tǒng)繼電保護配置存在的主要問題

煤礦供電系統(tǒng)一般為單側(cè)電源輻射狀電網(wǎng)，其階段式電流保護原則為：從電流段至負(fù)荷端動作電流應(yīng)從大至小逐級遞減，動作的事件也應(yīng)該從長到短逐級遞減，下一級線路首端的最大短路電流必須要小于前一級電流保護的動作電流。根據(jù)煤礦井下供電系統(tǒng)的特殊性可以分析得出煤礦供電系統(tǒng)繼電保護配置存在的主要問題有：

（1）煤礦井下供電系統(tǒng)是一個單側(cè)電源輻射狀電網(wǎng)，由于采區(qū)變電所距離礦井供電系統(tǒng)電源較遠(yuǎn)，中間所經(jīng)過的開關(guān)級數(shù)較多，需要較大的定值和較長的時限進行配合，然而供電部門已經(jīng)對電源保護的時限和定值都已經(jīng)限定，不能改變，這就導(dǎo)致了礦井供電系統(tǒng)的給定整定值過小，保護的時限過短，保護不能配合。（2）煤礦井下的供電采用的是銅芯電纜且供電距離較短，阻抗比較小，所以中央變電所以下的各級短路電流值相差很小，不利用保護的整定。一般煤礦上級變電所進線保護的時限為1.2s，而下級保護的時限應(yīng)比上級保護的時限少0.5s或0.7s。如果按每級間保持0.5s的時限來計算的話，根本就起不到保護作用，甚至在供電線路故障的時候出現(xiàn)不越級跳閘的現(xiàn)象。（3）目前瞬時速斷的整定原則是先確定地面的6KV處定值，依次向下按照0.9的倍數(shù)進行整定。這種整定原則有明顯的缺陷，其整定值過小而且逐級進行減小，如果出現(xiàn)了短路故障，所有的速斷保護必定同時動作，著就讓保護的選擇性變差，出現(xiàn)越級跳閘導(dǎo)致停電故障的影響范圍變大。（4）采取變電所的進線開關(guān)定值與上一級的定值進行配合，在一定程度上確實增加了保護的可靠性，但是其是以犧牲保護的選擇性為前提的，這就不符合供電系統(tǒng)對繼電保護的要求。

2 解決方法分析

對于煤礦井下供電距離較短導(dǎo)致的問題可以在地面6KV配電站到井下中央變電所的線路中裝設(shè)電抗器，短路電流的值將從電源至負(fù)荷方向在井上下有明顯的差距，這就有利于速斷保護動作電流的區(qū)分。對于繼電保護配置存在的其他幾個問題，在不改變現(xiàn)有保護配置的前提下，可以通過調(diào)整線路保護每一段的整定原則和各級之間時限的這兩個方面進行優(yōu)化，以最大程度的滿足煤礦供電系統(tǒng)特殊情況的要求。對于Ⅰ段瞬時速斷保護，可以改變原來的上一級保護的0.9倍進行整定的原則，根據(jù)末端的最大短路電流進行整定，對于Ⅱ段限時速斷保護，采用靈敏度系數(shù)法進行整定，時限就由原來的與相鄰Ⅰ段配合改為與相鄰Ⅱ段進行配合，這就從根本上降低了越級跳閘的可能性，對于Ⅲ段過流保護則用躲峰值電流進行整定。

3 整定原則的優(yōu)化

通過前面的分析、結(jié)合煤礦供電系統(tǒng)的特殊性及現(xiàn)場出現(xiàn)的井下供電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障的幾率遠(yuǎn)高于地面架空線路等，得出總體的線路保護系統(tǒng)的優(yōu)化方案為既要限制井下發(fā)生短路時大電流對上級變電所主要變電所的沖擊，還要注意井上下保護動作值的配合及全線電壓損失與保護系統(tǒng)的可靠性等要求。對于采區(qū)變電所出線保護保持原有的兩段式保護不變，而將Ⅰ段的動作電流按照保護線路的全長來處理，只需要注意避開定時過流的動作電流，將Ⅱ段的延時進行縮短，這將有利于快速的切除故障，而且在時限上能夠更好的與上級進行保護配合。針對中央變電所的出線開關(guān)進行設(shè)置瞬時速斷、限時速斷和定時過流相結(jié)合的三段式保護。采區(qū)變電所的進線保護Ⅱ段時限與出線二段進行配合，由于地面至井下采區(qū)變電所的路線中沒有負(fù)荷的存在，所以這一條線路的出線和進線可以整定為同一時限。還有就是在地面6KV的出線開關(guān)上設(shè)置三段式的電流保護，定時過流時限與變壓器過流保護相配合，動作電流就保護下井下路的全長。本級的瞬時速斷就按照常規(guī)主要保護下井線路的前段線路，限時速斷動作電流也可以放開一定的數(shù)值，這就使縱向的選擇更為的可靠。通過優(yōu)化后的方案對XX煤礦的線路進行改造，采用上述措施后，整個供電系統(tǒng)的運行一切正常且發(fā)生故障時的過流保護跳閘準(zhǔn)確，相比原來的供電系統(tǒng)更為優(yōu)越。

4 結(jié)語

綜合前文所述，從繼電保護設(shè)置與設(shè)計的角度進行考慮，可靠性主要是要求有完備的后備保護和較高的靈敏度，動作于跳閘的繼電保護在技術(shù)上要滿足四個基本要求，就是可靠性、選擇性、速動性和靈敏性。這四個要求是評價和研究繼電性能的基礎(chǔ)，繼電保護的科學(xué)研究、設(shè)計和制造、運行的大部分工作也是圍繞這四者的關(guān)系進行的。所以本文對目前煤礦供電系統(tǒng)繼電保護中存在的越級跳閘和時限配合效果差的問題，提出了配電網(wǎng)絡(luò)繼電保護的優(yōu)化配置方案，給出了集體的瞬時速斷、限時速斷、和限時過流保護的整定原則。通過與時限的配合使得保護能夠最大程度的滿足井下供電系統(tǒng)的要求，同時就降低了事故的發(fā)生率。從對繼電保護要求的選擇性、可靠性、速動性和靈敏性四個方面分析了該原則的優(yōu)越性。針對本文提出的優(yōu)化整定方案進行實際的運用后實踐后得出，其在解決煤礦供電系統(tǒng)繼電保護配置存在的主要問題中能取得良好的效果。