淺析煤礦供電系統繼電保護的要求

鄧建忠

（潞安礦業集團王莊煤礦，山西 長治 046031）

煤炭是我國十分重要的能源，在我國的能源構成當中占有十分重要的地位。隨著我國煤礦行業的不斷的發展，當前我國的煤礦生產已經逐步的實現了電氣化。煤礦的供電系統和電氣設備常常出現各種電氣故障，對于煤礦的正常生產和安全都產生了很大的影響。這就要做好煤礦供電系統和相關的電氣設備的繼電保護工作，文章對煤礦供電系統繼電保護進行了相應的探討。

1 煤礦繼電保護的任務

在煤礦供電系統中，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。而對于變壓器等電氣設備，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產生嚴重的結果。短路會使電路中的電流在瞬間增大到額定電流的好幾倍，導致電路中的電氣設備的壽命大大的縮短，或者是發生嚴重的燒毀事故，同時，在短路的過程當中，還會使系統中的電壓降低。

電氣設備運行過程當中會產生各種的異常情況，雖然很少會直接對供電系統產生較大的為好，但是長此以往，電氣設備異常運行也會使供電系統受到損害。如，長時間的進行超負荷的運行會導致供電系統中的一些線路老化速度加快。發生一相斷線的時候，會使電氣設備的負荷超出額定范圍。為了對電路中以及各個電氣設備的運行情況進行詳細的掌握，防止各種故障和運行異常對于整個供電系統和電氣設備的損害，可以采用繼電保護來防止這些故障和異常的損害。

1.1 可以通過繼電保護裝置對供電系統的運行情況進行實時的掌握，一旦出現電力系統運行故障或者是其它的異常的情況，能夠及時的將故障的部分進行隔離，從而能夠有效的防止故障的范圍進一步的擴大。主要是通過繼電保護裝置對發生故障的電路元件附近的電路進行跳閘，將電路切斷，來實現對其它電路的保護。這樣可以有效的防止故障元件給整個供電系統所帶來的損失，從而保證整個電路的穩定和安全。

1.2 繼電保護裝置能夠對電路中的電氣設備的工作情況進行監視，一旦發現存在異常的情況，就能夠發出對應的告警信號，從而使工作人員能夠及時的了解情況，并采取相應的應對措施，能夠有效的防止異常情況擴展成為嚴重的故障。能夠確保供電系統在最短的時間內恢復工作的穩定性，盡可能的減少故障或者是異常情況對供電系統的影響。

1.3 在煤礦的供電系統中使用繼電保護系統能夠對電路實現遠程控制，有利于煤炭供電系統的自動化的實現。可以通過繼電保護系統對煤礦電路系統實現自動合閘、遙控等功能。

2 煤礦繼電保護的類型

2.1 電壓保護裝置

在煤礦的供電系統當中，為了防止電壓在某個瞬間突然上升而造成電氣設備的壽命縮短或者是燒毀事故，或者是突然的下降導致設備運行受到損害，或者是由于變壓器一相絕緣出現問題而導致的單相接地，應該設置相應的電壓保護裝置，比較常見的有過電壓、欠壓以及零序電壓保護等。

2.2 電流保護裝置

過電流保護是按照躲過被保護設備或線路中可能出現的最大負荷電流來整定的。如大電機啟動電流和穿越性短路電流之類的非故障性電流,以確保設備和線路的正常運行。為使上、下級過電流保護能獲得選擇性,在時限上設有一個相應的級差。電流速斷保護是按照被保護設備或線路末端可能出現的最大短路電流或變壓器二次側發生三相短路電流而整定的。速斷保護動作,理論上電流速斷保護沒有時限。即以零秒及以下時限動作來切斷斷路器。過電流保護和電流速斷保護常配合使用,以作為設備或線路的主保護和相鄰線路的備用保護。

定時限過電流保護是在正常運行中,被保護線路上流過最大負荷電流時,電流繼電器不應動作,而本級線路上發生故障時,電流繼電器應可靠動作。反時限過電流保護是繼電保護的動作時間與短路電流的大小成反比,即短路電流越大,繼電保護的動作時間越短,短路電流越小,繼電保護的動作時間越長。無時限電流速斷不能保護線路全長,它只能保護線路的一部分。系統運行方式的變化,將影響電流速斷的保護范圍,為了保證動作的選擇性,其起動電流必須按最大運行方式(即通過本線路的電流為最大的運行方式)來整定,但這樣對其它運行方式的保護范圍就縮短了,規程要求最小保護范圍不應小于線路全長的15%。

2.3 瓦斯保護裝置

油浸式變壓器內部發生故障時,短路電流所產生的電弧使變壓器油和其它絕緣物分解產生氣體,氣體壓力或沖力使氣體繼電器動作。故障性質可分為輕瓦斯和重瓦斯,當故障嚴重時氣體繼電器觸點動作,使斷路器跳閘并發出報警信號。輕瓦斯動作信號一般只有信號報警而不發出跳閘動作。變壓器初次投入、長途運輸、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,此時可利用瓦斯繼電器頂部的放氣閥放氣,直至瓦斯繼電器內充滿油。考慮安全,最好在變壓器停電時進行放氣。容量在800kVA及以上的變壓器應裝設瓦斯保護。

2.4 其它類型的保護裝置

其它類型的保護還有:差動保護、高頻保護、距離保護、平衡保護、負序及零序保護、方向保護。

3 繼電保護裝置的要求

3.1 選擇性

煤礦供電系統的繼電保護裝置要具有選擇性，也就是說一旦供電線路或者是相應的電氣設備出現故障，繼電保護裝置能夠有選擇的對故障設備進行隔離，如果在隔離故障設備的時候失敗，那么就立刻自動切換到鄰近的設備和線路中的繼電保護裝置對故障設備進行切除。為了提高電力系統中的機電設備的選擇性，應該對相鄰的線路的繼電保護設備的相關的參數進行合理的設定，使其能夠很好的相互響應。根據故障發生了類型以及發生的位置，從而有針對性的設置有選擇性的保護和無選擇性的保護。

3.2 可靠性

既然繼電保護裝置是保護供電系統運行穩定和安全的，那么就應該保證其自身的可靠性，也就是說，一旦出現故障和異常，繼電保護裝置能夠根據故障的類型做出準確的保護動作。可靠性包括兩個方面，一方面在有故障的時候應該保證不會拒動，另一方面應該確保在沒有故障的時候不會誤動。繼電保護裝置的可靠性主要由其自身的質量以及安裝過程中的相關工藝來決定的。為了確保保護的可靠性應該采用盡可能簡單的結構，這樣在發生故障的時候才能夠取保保護能夠順利發揮作用。

3.3 靈敏性

在供電系統發生問題或者異常的時候，繼電保護裝置能夠及時的根據故障的類型做出相應的動作，這就是保護裝置的靈敏性。也就是說在其保護的范圍之內，只要存在故障和異常，繼電保護裝置都要能夠做出準確的動作，確保反應的靈敏性。

4 總結

煤礦的供電系統相對于其它行業的供電系統，由于其環境的復雜性和特殊性，對于供電系統的安全性有著更高的要求。這就要求在對煤礦供電系統進行設計和安裝的過程當中做好相應的保護工作，從而有效的保證每天系統生產的安全性。

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