淺析煤礦通信常見設備和功能結構

楊茵

【摘要】近年來，隨著我國經濟的迅速發展和煤礦工業新技術、新工藝的不斷涌現，對煤礦通信技術也提出了越來越高的要求，而差動保護技術的日益普及和應用給煤礦通信領域注入了新的活力。本文介紹了差動保護及其工作原理，探討了差動保護在煤礦通信中的應用，并提出了幾點差動保護功能結構處理的策略，以供參考。

【關鍵詞】煤礦通信;差動保護;功能結構

差動保護裝置是當前國內煤礦通信中應用較為廣泛的一種保護設備，對于維持煤礦通信設備持續運轉具有重要意義，其優越的保護功能實現了通信設備在故障發生前的及時切斷，同時提醒操作人員采取方案處理，最大限度的防止了煤礦通信設備受到損壞。

一、差動保護及其工作原理

差動保護是一種輸入的兩端CT電流矢量差，如果達到設定的動作值時就會自動啟動動作元件，及時把所保護設備或者元件的電源切斷，以防止設備故障的發生。保護對象是輸入的兩端CT間的設備，常見的有發電機、電動機以及變壓器等，對整個線路連接也可以迅速診斷出短路、中斷等故障。

差動保護工作原理可以通過具體的差動保護形式來進行探討，現階段應用較多的是電流差動保護，機理是通過電力元件的電流值變化情況來對于故障的發生狀況來進行判斷：正相序狀態條件下，A超前B，同時B超前C，這兩種超前的狀態都處于120度;反相序狀態條件下，A超前C，同時C超前B，這兩種超前狀態都處于120度。我們也可以從基爾霍夫電流定理操作原理來對于差動保護進行解釋，這也是差動保護裝置使用過程中所不可忽略的一個原理。通常來說，如果差動保護裝置處理良好的運行時，變壓器的電流在流入和流出時所形成的值是一樣的，這種情況下表明變壓器處于正常狀態，差動保護裝置未發生任何變化;反過來說，如果變壓器裝置結構異常或者已經出現了故障，那么差動保護裝置的兩側就會自動將短路電流提供給變壓器，除此之外，差動保護裝置還可以結合感應到的數據信號，在短時間內定位故障發生的具體位置。從中我們不難看出，差動保護裝置在使用時，僅憑借某一個指標的變化就可以迅速判斷出變壓器故障情況，舉例來說，除了電流差動保護外，差動保護裝置還涵蓋了其它不同的形式，包括線路差動保護、母線差動保護等，而其中每一種差動保護裝置所發揮出來的作用均具有極大的優越性。考慮到變壓器差動保護裝置的根本目的是為了防范變壓器產生故障，所以在使用過程中必須對差動保護的接線形式進行盡可能嚴格的控制，把變壓器兩側電流互感器二次線圈固定成環流形式，這種情況下，變壓器在沒有發生故障時電流的大小就會處于一種均衡狀態，而一旦出現故障，那么電流值大小也會發生一定的變化，這也正是我們判斷故障發生的一個主要指標。

二、差動保護裝置在煤礦通信中的應用

（一）線路連接

實際應用中，差動保護功能發揮時必須對繞組變壓器配備相應的設備，通常情況下可以選擇把電流互感器安裝到變壓器的兩側位置，接著再將各條線路根據電氣圖紙進行有序地連接。連接過程中應當將兩側電流互感器的同極性端全部都對著母線側，并且還應當將電流繼電器并聯到兩接線間，上述工作完成后還應當按照電流值大小的具體值來對于變壓器設備是否正常來進行判斷;根據現行電力行業的相關運行標準，還必須對差動保護裝置通過多種途徑來進行維護，所以技術人員必須連接線路過程中確保線路的準確性;我們從實際運行的狀態來進行評價，變壓器兩側電流互感器所具備的特征也是有所差異的，一旦變壓器出現了外圍故障，那么在差動回路里也會發生相應的異常電流通過，也即是Iumb，這種條件下，經過的繼電器電流IK，就可以用公式Ik=I1-I2=Iumb來表示，工作人員需要把異常電流控制在最小范圍內，目的在于避免差動保護裝置誤操作，導致變壓器保護作用無法正常發揮。

（二）差動保護的實現

一旦運行過程中的變壓器出現了故障，不管是短路故障，還是誤動故障等，那么差動保護線路中的回路會都會由于I2的存在，使得其流通方向出現一定的改變，與此同時經過差動保護裝置的電流值也應當是I1與I2兩者的綜合，可以用公式Ik=I1=I2=Iumb來表示，利用上述計算流程可以最大限度的確保繼電器使用性能在短時間內的有效發揮。另外，考慮到差動保護裝置在其發揮作用期間，其保護的對象主要集中在電流互感器中間所使用到的一些設備，主要有電氣設備、連接設備等，基于此，差動保護裝置在啟動過程中，工作人員還必須認真觀察這些設備的狀態。由于差動保護裝置的保護作用范圍只能夠覆蓋其可以保護到的區域，而無法對該區域以外的故障形式發揮任何作用，這就要求工作人員在安裝變壓器過程中，還應當盡可能仔細觀察周圍設備易發生的相關故障問題，同時還應當設計有效的故障防范解決對策。

三、差動保護功能結構處理的策略分析

（一）電流

電流互感器直接關乎差動保護效果的好壞，同時也是構建差動保護模式過程中必須著重討論的內容。基于此，工作人員在對變壓器差動保護的電流互感器進行安裝使用過程中，必須做好互感器的使用型號選擇工作。一般建議采用變壓器差動保護配套專用的D級電流互感器;除此之外，經保護裝置外圍的穩態短路電流過程中，一旦發現電流達到最大值，則必須注意把差動保護回路的二次負荷保持在10%誤差之內。

（二）負荷

一旦負荷過大，就會對電流互感器帶來超荷載運行的不良后果，如果長時期維持這種狀態，必然會在很大程度上縮減電流互感器的使用壽命。基于此，差動保護運行過程中，還應當高度重視電流互感器的負荷控制工作，按照系統運行的實際需要可以對電流互感器的勵磁電流進行一定范圍內的降低。可以直接降低控制電纜的電阻，也可以選擇弱電控制用的電流互感器，除此之外，還應當及時做好互感器的實際狀態檢查工作。

（三）產品

現階段市場上推出的電流互感器產品種類十分繁多，企業在使用時應當根據具體的變壓器保護方式來進行合理選擇。如果為測電流過大的變壓器，那么在差動保護時一般建議使用可帶小氣隙的電流互感器，其優勢在于裝置的鐵芯剩磁小，從而也會大大增加電流互感器的飽和難度，有效增強差動保護裝置的保護性能。與此同時，這種互感器的勵磁電流相對較小，對失衡電流也能夠發揮出有效的控制作用。

（四）保護

煤礦通信中，除了使用電流差動保護外，當操作難度較大的條件下，也能夠通過對于差動保護形式的合理變化來解決。其中，比率差動保護是差動保護中最為常用的一種保護手段，把它應用到變壓器保護通常也可以發揮出較為良好的故障診斷性能。具體的運行模式為：如果遇到經過變壓器的電流值出現增大時，可以通過不斷增強裝置保護的性能，來避免發生故障期間變壓器的誤操作或者誤動問題。

四、結束語

綜上所述，差動保護裝置作為繼電保護的典型代表，將其應用到變壓器中可以大大效降低故障的發生率，確保變壓器裝置使用性能的正常持續發揮，為整個電力系統的長期穩定、可靠運行提供保障。在煤礦通信系統中，采用差動保護裝置，可以提升通信設備收發信號性能，確保煤礦生產的良好進行。

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