淺談煤礦供電系統繼保裝置的優化

梁永勝

（內蒙古魯新能源開發有限責任公司,內蒙古 錫林浩特 026231）

0 前言

在魯新煤礦中，供電系統是整個煤礦生產鏈的主要能量源泉,基于煤礦井下的特殊環境，繼電保護成為供電系統安全運行的重要保障。煤礦企業對供電要求供電可靠、供電安全。而繼電保護裝置具有可靠性、速度性、靈敏性、選擇性的特點，這種繼電保護的優化設計保證了煤礦電網及高負荷用電的安全運轉，并且能在第一時間段迅速、準確的識別并且除故障元件，從而解除供電運行事故。下面以以魯新礦地面6KV出線為例案進行整定研究。

1 整定優化線路

1.1 優化設計瞬時速斷電流

考慮到魯新礦地面6kV出線開關的重要性,將其設置為三段式保護,整定優化瞬時速斷電流，速斷煤礦井下線路末端的最大三相短路線路，并且在最小電負荷運行的環境下發生其中的兩相短路電流時，將會限時速斷全線路的五分之四，剩下的五分之一線路作為保護電路處在安全范圍內。

中央變電所聯接的分支采區變電所的出線開關線路中應用瞬時速斷的優化設計，該設計取代原先的速斷保護上一級線路的0.95倍數，實行閃躲三個時段的最大短路電流進行整定。

按躲過線路末端最大三相短路電流的整定原則代替原有的按上級速斷保護的0.9倍進行整定的原則，瞬時速斷應用于中央變電所和采區變電所的出線開關中。雖然由于電纜線路太短,使得線路末端兩相短路時即便在最小運行方式下也存在保護區很短的缺點，但II段線路發生短路電流時，可以在短時間內識別故障元件，并短時間內完成斷電，這種高靈敏、短延時的特性從而優化了瞬時速斷保護。

考慮到優先保證保護的選擇性，瞬時速斷電流的保護設計不在中央變電所聯接采區變電所的進線開關中實施。

整定原則:線路末端三相短路電流按最大電路負荷進行整定優化。

一般 /L＞20%時實現整定目標。

1.2 優化限時速斷保護

限時速斷保護是一種一定延時的快速保護，一般利用電流經過的電磁線圈后產生電磁力推動脫扣機構動作跳閘，這種方式不需要時間積累，動作快一般用于短路等大電流情況，而被用于煤礦供電系統中。針對魯新煤礦井下對煤礦電網的特殊要求，要求在各主干線路上發生短路電流時不能相差過大，即便在地面6kV至中央變之間增設電抗器，發生短路的動作電流在中央變電所之后的多級保護中的梯度值仍不足以確保系統縱向的選擇性。通過進行整定相鄰線路I段時限與傳統的的Ⅱ段時限的原則：限制相鄰線路出線處Ⅱ段時限；限制各出線處Ⅱ段時限；相鄰線路出線處Ⅱ段時限配合各出線處Ⅱ段時限。該限時速斷的保護原則將線路跳閘降為小概率事件。

1.3 優化定時限過流保護

定時限過流保護就是在動作時間固定不變的情況下保護，與短路電流大小無關，這種繼電保護的時限是由時間繼電器設定的，時間繼電器在一定范圍內連續可調，使用時可根據給定時間進行設置。定時限過流保護可以躲過煤礦供電系統中正常運行的最大工作電流，這種整定原則主要是考慮煤礦特點是沒有自啟動現象的特點,因此躲過最大工作電流也預示著躲過線路中的峰值電流。線路峰值電流可解釋為線路中的一臺最大容量的電動機正在啟動時,而線路其它設備正在以半小時最大負荷運行的同時所產生的短時最大工作電流。峰值電流一般是實際電路運轉中啟動電流的5-6倍，也是井下防爆電動機的安保范圍。

常規應用線路末端最小兩相短路電流來校驗其靈敏度 ,只有當不小于1.5的情況下，定時過流才能實現保護線路全長。

整定原則:按躲過線路峰值電流計算。

定值

Ⅲ段定時限過流保護一次側定值;

Kk—可靠系數,根據不同繼電器類型取值;

Kjx—繼電器接線系數；

Iimax—被保護線路尖峰電流;

Kf—返回系數。

2 整體配合的優化

魯新煤礦總體線路保護系統的優化方案既要考慮到煤礦供電系統的特點，還要考慮到相對于地面6kV架空線路等而發生井下電纜網絡發生短路故障的小概率事件，因此優化方案需要具備以下條件：盡可能將井下短路時的最大工作電流發生降為小概率事件，減少對上級變電所主變壓器的沖擊；限制井下發生短路時大電流對上級變電所主變壓器的沖擊；實現全線電壓損失和保護系統的可靠性,選擇性等要求；兼顧井上、井下保護動作值的配合。

采區變電所出線保護的原有兩段式保護保持不變,I段的動作電流在躲過定時過流的動作電流的條件下按照突破常規方法進行保護線路全長；進一步縮短延時實現，將Ⅱ段線路延時改為為0.2s。該優化設計有利于短時間內快速切除故障,實現短延時性，并能在時限上更好配合上級保護。

3 結語

可靠性、選擇性、速動性和靈敏性這四個基本要求是繼電保護在煤礦供電系統中實現整定優化的可靠保障，而繼電保護的對電力系統中故障的發生、檢測、報警、隔離、切除等具有重要的意義，是煤礦供電系統的安全保障。

[1]黃益莊.變電站綜合自動化技術[M].中國電力出版社,2000.

[2]李京捷.煤礦6KV電力網的繼電保護措施探析[J].煤礦機電,2005

[3]劉國良，繼電保護基礎管理的幾點探討[J].科學技術與工程2008,(01)