１０ｋｖ高壓隔爆真空配電裝置保護器技術探討

摘要：為了提高煤礦井下10kV高壓隔爆真空配電裝置動作的靈敏性和可靠性，避免因開關保護誤動、拒動給安全生產帶來較大的隱患，經過廣泛的現場調查了解和進行理論研究探討，建議對高壓隔爆真空配電裝置的保護器進行技術改進，進行更新換代，這樣可以大大的提高煤礦井下供電的安全可靠性，動作的靈敏性，對高壓開關實現監控和變電所無人值守。

關鍵飼：更換；井下高開保護；提高；供電；可靠性；靈敏性

1、概述

隨著煤礦生產自動化程度的不斷提高，煤礦井下對供電系統的安全性、可靠性、靈敏性的要求越來越高，現在煤礦井下10kv變電所使用的高壓隔爆開關和保護隨著廠家的不同和更新換代的不同，性能各不相同，運行質量差異較大。

山西新元煤炭有限責任公司井下10kv變電所使用的高壓隔爆開關的保護為山西華鑫公司生產的ZDZB-AX型微電腦綜合保護器，在設備運行中出現了保護存在誤動、拒動和越級跳閘現象，給安全生產帶來很大的隱患。造成問題的原因主要有以下幾方面：

(1)使用的保護器基本上是半模擬半數字保護，會出現定值飄移，造成保護誤動或拒動，同時保護器精度差，定值不能連續調整，只能按倍率調整，無法實現上下變電所的保護配合，導致越級跳閘。

(2)電壓互感器、電流互感器精度低(使用的精度等級為3級)，不能很好地滿足保護配置的要求。

(3)保護器電源不能短期維持供電，基本上是線l生模擬電源，工作范圍小，抗干擾性能差，供電電壓波動常引起保護工作不正常。

(4)漏電保護主要采用固定的零序電源定值比較法來實現，沒有考慮零序方向和不平衡電流的影響，往往造成誤動或拒動。

(5)保護器沒有失壓保護，失壓保護是靠開關的失壓脫扣線圈實現的，無法區分電壓波動和母線真正失壓。

2 綜合保護器的技術改進。

2.1、保護器技術參數：

工作電源額定電壓：三相交流100V允許偏差－20％-+20％

電流保護元件：電流定值：0.21n--10In延時定值：0.01～20S

漏電電流保護元件：電流定值：0.02In-2In延時定值：0.01～20S

過(低)電壓保護元件：電壓定值：2～150V延時定值：0.01～20S

2.2 高壓開關綜合保護器改造方案

2.2.1、原線路不變的基礎上增加1個航空插頭和ZBT-11型高壓開關綜合保護器。

2.2.2、拆除失壓線圈。

2.2.3、更換電壓互感器。將原3級電壓互感器為更換后為0.5級，更換后使供電AC100V電壓輸出誤差得到提高，使高開在運行時對過壓、失壓能準確判斷并能可靠分閘，并能防止高開的誤動作，以提高供電質量。

2.2.4、更換電流互感器。原使用電流互感器為3級，為適應更換保護(zBT-II型)的精度，使保護在短路、過流、過載運行計算精確，防止越級跳閘出現大面積停電，更換為0，5級的電流互感器。

2.2.5、更換零序電流互感器，原使用的為1A／100+-5mv更換后為1A／100+1mv，在漏電、單相接地時能更精確運算，準確采集零序電流，并能準確通過cpu運算跳閘，并能分辨是哪段線路漏電。

2.2.6、更換分勵線圈。原分勵線圈電壓等級為DC24，變為DC110的分勵線圈，分勵線圈在安裝時跳閘行程已調整并試驗。

2.3、綜合保護器整定、參數調整：

2.3.L、在更換保護時，檢查原整定參數如過載、短路、漏電及動作時間，在更換后按原參數設定。

2.3.2、更換保護時，進線高開(總開關)漏電時不投入跳閘，只投報警，為不使整個系統停電、停風。

2.3.3、更換保護后，進線高開(總開關)整定中不投入過電壓和零序過壓，只發告警信號，因為一旦出現過壓或零序過壓，使整個系統感受過壓，如果保護跳閘，會造成大面積停電、停風。

2.3.4、更換保護后，總開關整定中不投失壓保護，為防止電壓過低跳閘大面積停電，過載也不投入。

2.3.5、更換保護后，總開關整定中只投入短路、過流保護，短路根據所帶負荷的最大設備整定，過流按總負荷的1.5倍整定。

2.3.6、更換保護后，分開關在整定中投入短路、過載保護，根據原數據進行整定，過流不投入使用。漏電I段投入跳閘，根據電纜長度和系數計算漏電電流整定，零序電壓根據躲過開口三角形輸出的最大不平衡零序電壓整定，一般為15～30V，在漏電Ⅱ只投告警以提示用戶有漏電或接地故障，整定按躲過本線路本身的容性電流的1.5倍整定。

2.3.7、更換保護后，瓦電閉鎖是根據用戶的使用情況自行投入，可選擇常開或常閉，現在都沒有投入使用。

2.4、整定完所有參數時各功能試驗：

2.4.1、用遙控器操作合、分閘各5次，應可靠合、分閘，并顯示正常。

2.4.2、在門上操作啟動按鈕時應可靠合閘，顯示應相符，按停止按鈕時應可靠分閘，并正常顯示，各試驗5次。

2.4.3、在門上操作漏電按鈕應可靠動作并顯示漏電故障，并能記憶，故障指示紅燈亮，試驗2次應正常。

2.4.4、在門上操作移位、確認、取消三個按鈕能對保護所有參數進行查詢及修改，試驗各5次應正常。

2.4.、門上的照明按鈕按下時箱體內的燈應亮，并能觀察導電桿的插入是否到位，以防止誤操作。

2.4.6、合閘后應用手動分閘可靠，試驗5次應正常，手動合閘5次并可靠正常。

3 保護器改進的優點

3.1、采用雙CPU的設計結構，使保護器具備很強的保護和通訊功能，同時降低了CPU的負載率。

3.2、采用高速高精度低功耗A／D轉換芯片，使保護器具有很高的保護和測量精度。

3.3、采用智能型開關電源，確保保護器在失電后能夠可靠動作并把故障數據上傳到地面。

3.4、提高電壓、電流互感器的精度等級(提高到0.5級)，根據負荷情況進行合理整定等環節。

3.5、高可靠性的高速串行存儲器用于保存定值和保護器動作事件，所有數據掉電不丟失。

3.6、改進漏電保護性能。

3.7、保護器上增加失壓保護功能

3.8、保護器結構簡潔緊湊，接觸安全可靠，易維護和抗干擾能力強。

4 綜合保護器改進后的保護功能

4.1、短路保護：當負荷側出現短路故障時，保護器配置有三段式定時限過電流保護。

4.2、電纜絕緣監視保護：對高壓開關負荷側使用的雙屏蔽電纜的屏蔽芯線，屏蔽地線之間實現絕緣監視保護功能。

4.3、具備風電閉鎖和瓦斯電閉鎖的遠程斷電功能。

4.4、采用高速高精度A／D芯片能夠精確實時采集三相電壓和電流。

4.5、改造失壓脫扣方式，由原失壓線圈脫扣改進為保護器供出信號驅動分勵線圈動作跳閘。

5 應用實例

2009年3月山西新元煤炭有限責任公司礦井通過對井下10kv變電所的高壓隔爆真空配電裝置保護器的改造，共改造更換高開保護器52臺，全月未出現1次大面積停電和越級跳閘現象，開關試驗動作靈敏可靠，先進的人機界面系統，更加體現了人性化的設計理念，供電系統傳輸數據準確可靠，故障記錄掉電不丟失，增強了抗干擾能力，具有聯網通訊接口，實現了遠方監測監控和“四遙”功能。提高了供電的質量，確保了安全、可靠、動作靈敏，為礦井的正常生產提供了極大的保障。