淺析煤礦供電系統(tǒng)繼電保護(hù)的要求

鄧建忠

（潞安礦業(yè)集團(tuán)王莊煤礦，山西 長(zhǎng)治 046031）

煤炭是我國(guó)十分重要的能源，在我國(guó)的能源構(gòu)成當(dāng)中占有十分重要的地位。隨著我國(guó)煤礦行業(yè)的不斷的發(fā)展，當(dāng)前我國(guó)的煤礦生產(chǎn)已經(jīng)逐步的實(shí)現(xiàn)了電氣化。煤礦的供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備常常出現(xiàn)各種電氣故障，對(duì)于煤礦的正常生產(chǎn)和安全都產(chǎn)生了很大的影響。這就要做好煤礦供電系統(tǒng)和相關(guān)的電氣設(shè)備的繼電保護(hù)工作，文章對(duì)煤礦供電系統(tǒng)繼電保護(hù)進(jìn)行了相應(yīng)的探討。

1 煤礦繼電保護(hù)的任務(wù)

在煤礦供電系統(tǒng)中，短路是比較常見的一種故障類型，而在短路故障中，占比例最大的就是單相接地短路。而對(duì)于變壓器等電氣設(shè)備，比較常見的短路形式是層間短路和相間短路。不論哪種類型的短路故障都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的結(jié)果。短路會(huì)使電路中的電流在瞬間增大到額定電流的好幾倍，導(dǎo)致電路中的電氣設(shè)備的壽命大大的縮短，或者是發(fā)生嚴(yán)重的燒毀事故，同時(shí)，在短路的過程當(dāng)中，還會(huì)使系統(tǒng)中的電壓降低。

電氣設(shè)備運(yùn)行過程當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生各種的異常情況，雖然很少會(huì)直接對(duì)供電系統(tǒng)產(chǎn)生較大的為好，但是長(zhǎng)此以往，電氣設(shè)備異常運(yùn)行也會(huì)使供電系統(tǒng)受到損害。如，長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)行超負(fù)荷的運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致供電系統(tǒng)中的一些線路老化速度加快。發(fā)生一相斷線的時(shí)候，會(huì)使電氣設(shè)備的負(fù)荷超出額定范圍。為了對(duì)電路中以及各個(gè)電氣設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行詳細(xì)的掌握，防止各種故障和運(yùn)行異常對(duì)于整個(gè)供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的損害，可以采用繼電保護(hù)來防止這些故障和異常的損害。

1.1 可以通過繼電保護(hù)裝置對(duì)供電系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的掌握，一旦出現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行故障或者是其它的異常的情況，能夠及時(shí)的將故障的部分進(jìn)行隔離，從而能夠有效的防止故障的范圍進(jìn)一步的擴(kuò)大。主要是通過繼電保護(hù)裝置對(duì)發(fā)生故障的電路元件附近的電路進(jìn)行跳閘，將電路切斷，來實(shí)現(xiàn)對(duì)其它電路的保護(hù)。這樣可以有效的防止故障元件給整個(gè)供電系統(tǒng)所帶來的損失，從而保證整個(gè)電路的穩(wěn)定和安全。

1.2 繼電保護(hù)裝置能夠?qū)﹄娐分械碾姎庠O(shè)備的工作情況進(jìn)行監(jiān)視，一旦發(fā)現(xiàn)存在異常的情況，就能夠發(fā)出對(duì)應(yīng)的告警信號(hào)，從而使工作人員能夠及時(shí)的了解情況，并采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，能夠有效的防止異常情況擴(kuò)展成為嚴(yán)重的故障。能夠確保供電系統(tǒng)在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)工作的穩(wěn)定性，盡可能的減少故障或者是異常情況對(duì)供電系統(tǒng)的影響。

1.3 在煤礦的供電系統(tǒng)中使用繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠?qū)﹄娐穼?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，有利于煤炭供電系統(tǒng)的自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)。可以通過繼電保護(hù)系統(tǒng)對(duì)煤礦電路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)合閘、遙控等功能。

2 煤礦繼電保護(hù)的類型

2.1 電壓保護(hù)裝置

在煤礦的供電系統(tǒng)當(dāng)中，為了防止電壓在某個(gè)瞬間突然上升而造成電氣設(shè)備的壽命縮短或者是燒毀事故，或者是突然的下降導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行受到損害，或者是由于變壓器一相絕緣出現(xiàn)問題而導(dǎo)致的單相接地，應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)的電壓保護(hù)裝置，比較常見的有過電壓、欠壓以及零序電壓保護(hù)等。

2.2 電流保護(hù)裝置

過電流保護(hù)是按照躲過被保護(hù)設(shè)備或線路中可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來整定的。如大電機(jī)啟動(dòng)電流和穿越性短路電流之類的非故障性電流,以確保設(shè)備和線路的正常運(yùn)行。為使上、下級(jí)過電流保護(hù)能獲得選擇性,在時(shí)限上設(shè)有一個(gè)相應(yīng)的級(jí)差。電流速斷保護(hù)是按照被保護(hù)設(shè)備或線路末端可能出現(xiàn)的最大短路電流或變壓器二次側(cè)發(fā)生三相短路電流而整定的。速斷保護(hù)動(dòng)作,理論上電流速斷保護(hù)沒有時(shí)限。即以零秒及以下時(shí)限動(dòng)作來切斷斷路器。過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)常配合使用,以作為設(shè)備或線路的主保護(hù)和相鄰線路的備用保護(hù)。

定時(shí)限過電流保護(hù)是在正常運(yùn)行中,被保護(hù)線路上流過最大負(fù)荷電流時(shí),電流繼電器不應(yīng)動(dòng)作,而本級(jí)線路上發(fā)生故障時(shí),電流繼電器應(yīng)可靠動(dòng)作。反時(shí)限過電流保護(hù)是繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與短路電流的大小成反比,即短路電流越大,繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間越短,短路電流越小,繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間越長(zhǎng)。無時(shí)限電流速斷不能保護(hù)線路全長(zhǎng),它只能保護(hù)線路的一部分。系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化,將影響電流速斷的保護(hù)范圍,為了保證動(dòng)作的選擇性,其起動(dòng)電流必須按最大運(yùn)行方式(即通過本線路的電流為最大的運(yùn)行方式)來整定,但這樣對(duì)其它運(yùn)行方式的保護(hù)范圍就縮短了,規(guī)程要求最小保護(hù)范圍不應(yīng)小于線路全長(zhǎng)的15%。

2.3 瓦斯保護(hù)裝置

油浸式變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí),短路電流所產(chǎn)生的電弧使變壓器油和其它絕緣物分解產(chǎn)生氣體,氣體壓力或沖力使氣體繼電器動(dòng)作。故障性質(zhì)可分為輕瓦斯和重瓦斯,當(dāng)故障嚴(yán)重時(shí)氣體繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作,使斷路器跳閘并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。輕瓦斯動(dòng)作信號(hào)一般只有信號(hào)報(bào)警而不發(fā)出跳閘動(dòng)作。變壓器初次投入、長(zhǎng)途運(yùn)輸、加油、換油等原因,油中可能混入氣體,積聚在氣體繼電器的上部,此時(shí)可利用瓦斯繼電器頂部的放氣閥放氣,直至瓦斯繼電器內(nèi)充滿油。考慮安全,最好在變壓器停電時(shí)進(jìn)行放氣。容量在800kVA及以上的變壓器應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。

2.4 其它類型的保護(hù)裝置

其它類型的保護(hù)還有:差動(dòng)保護(hù)、高頻保護(hù)、距離保護(hù)、平衡保護(hù)、負(fù)序及零序保護(hù)、方向保護(hù)。

3 繼電保護(hù)裝置的要求

3.1 選擇性

煤礦供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置要具有選擇性，也就是說一旦供電線路或者是相應(yīng)的電氣設(shè)備出現(xiàn)故障，繼電保護(hù)裝置能夠有選擇的對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行隔離，如果在隔離故障設(shè)備的時(shí)候失敗，那么就立刻自動(dòng)切換到鄰近的設(shè)備和線路中的繼電保護(hù)裝置對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行切除。為了提高電力系統(tǒng)中的機(jī)電設(shè)備的選擇性，應(yīng)該對(duì)相鄰的線路的繼電保護(hù)設(shè)備的相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)定，使其能夠很好的相互響應(yīng)。根據(jù)故障發(fā)生了類型以及發(fā)生的位置，從而有針對(duì)性的設(shè)置有選擇性的保護(hù)和無選擇性的保護(hù)。

3.2 可靠性

既然繼電保護(hù)裝置是保護(hù)供電系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定和安全的，那么就應(yīng)該保證其自身的可靠性，也就是說，一旦出現(xiàn)故障和異常，繼電保護(hù)裝置能夠根據(jù)故障的類型做出準(zhǔn)確的保護(hù)動(dòng)作。可靠性包括兩個(gè)方面，一方面在有故障的時(shí)候應(yīng)該保證不會(huì)拒動(dòng)，另一方面應(yīng)該確保在沒有故障的時(shí)候不會(huì)誤動(dòng)。繼電保護(hù)裝置的可靠性主要由其自身的質(zhì)量以及安裝過程中的相關(guān)工藝來決定的。為了確保保護(hù)的可靠性應(yīng)該采用盡可能簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，這樣在發(fā)生故障的時(shí)候才能夠取保保護(hù)能夠順利發(fā)揮作用。

3.3 靈敏性

在供電系統(tǒng)發(fā)生問題或者異常的時(shí)候，繼電保護(hù)裝置能夠及時(shí)的根據(jù)故障的類型做出相應(yīng)的動(dòng)作，這就是保護(hù)裝置的靈敏性。也就是說在其保護(hù)的范圍之內(nèi)，只要存在故障和異常，繼電保護(hù)裝置都要能夠做出準(zhǔn)確的動(dòng)作，確保反應(yīng)的靈敏性。

4 總結(jié)

煤礦的供電系統(tǒng)相對(duì)于其它行業(yè)的供電系統(tǒng)，由于其環(huán)境的復(fù)雜性和特殊性，對(duì)于供電系統(tǒng)的安全性有著更高的要求。這就要求在對(duì)煤礦供電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和安裝的過程當(dāng)中做好相應(yīng)的保護(hù)工作，從而有效的保證每天系統(tǒng)生產(chǎn)的安全性。

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