繼電保護(hù)接地系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用
——基于榆陽區(qū)某煤礦供電系統(tǒng)的分析

(榆林市榆陽區(qū)煤炭局 陜西 榆林 719000)

隨著國(guó)內(nèi)煤炭礦產(chǎn)資源開采的力度和數(shù)量不斷擴(kuò)大，煤礦井下的安全生產(chǎn)成為開采的重中之重。保障煤礦供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是安全生產(chǎn)的重要前提，繼電保護(hù)系統(tǒng)作為二次保護(hù)關(guān)乎著整個(gè)供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，接地保護(hù)系統(tǒng)是其中重要一環(huán)，所以如何將繼電保護(hù)接地系統(tǒng)更好地應(yīng)用在煤礦安全生產(chǎn)中，這是一個(gè)重要的課題。

一、煤礦生產(chǎn)中繼電保護(hù)接地系統(tǒng)的三點(diǎn)要求

(一)選擇性

在井下供電系統(tǒng)或機(jī)電設(shè)備發(fā)生故障時(shí),選擇性是指第一時(shí)間由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)切除故障,當(dāng)故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí),才允許由相鄰設(shè)備、線路的保護(hù)或斷路器失靈保護(hù)切除故障。為保證選擇性,對(duì)相鄰設(shè)備和線路有配合要求的保護(hù)和同一保護(hù)內(nèi)有配合要求的兩元件(如起動(dòng)與跳閘元件或閉鎖與動(dòng)作元件),其靈敏系數(shù)及動(dòng)作時(shí)間應(yīng)相互配合。當(dāng)重合于本線路故障,或在非全相運(yùn)行期間健全相又發(fā)生故障時(shí),相鄰元件的保護(hù)應(yīng)保證選擇性在重合閘后加速的時(shí)間內(nèi)以及單相重合閘過程中,發(fā)生區(qū)外故障時(shí),允許被加速的線路保護(hù)無選擇性。

(二)可靠性

保護(hù)裝置的可靠性是指在其保護(hù)過程中,其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí),保護(hù)裝置必須有正確的動(dòng)作,不能拒絕動(dòng)作,更不能錯(cuò)誤動(dòng)作。可靠性是靠裝置本身的質(zhì)量、保護(hù)設(shè)計(jì)的正確性和裝置的安裝質(zhì)量來保證的。為保證可靠性,宜選用可能的最簡(jiǎn)單的保護(hù)方式,應(yīng)采用由可靠的元件和盡可能簡(jiǎn)單的回路構(gòu)成的性能良好的裝置,并應(yīng)具有必要的檢測(cè)、閉鎖和雙重化等措施。保護(hù)裝置應(yīng)便于整定、調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)。

(三)靈敏性

靈敏性是指在繼電保護(hù)裝置對(duì)所保護(hù)范圍內(nèi)的所有電氣故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。只要在被保護(hù)的范圍內(nèi),無論發(fā)生什么樣的故障,無論故障點(diǎn)在保護(hù)的始端還是末端,保護(hù)裝置反應(yīng)靈敏并保證動(dòng)作。保護(hù)裝置的靈敏性用靈敏性系數(shù)Ks來衡量,對(duì)于增量型繼電保護(hù)裝置,其靈敏性系數(shù)的表達(dá)式為:

對(duì)于減量動(dòng)作型繼電保護(hù)裝置，其靈敏度的系數(shù)表達(dá)式為：

由以上表達(dá)式可以看出,要使保護(hù)裝置反應(yīng)靈敏,Ks值必須大于 1。

二、煤礦生產(chǎn)中繼電保護(hù)接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

(1)36V 以上的由于絕緣損壞可能帶有危險(xiǎn)電壓的電氣設(shè)備的金屬外殼，架構(gòu)等，都必須有保護(hù)接地裝置，鎧裝電纜的金屬鎧裝層，橡套電纜的接地芯線等均須接地。所有需要接地的電氣設(shè)備，都需要應(yīng)用專用的連接導(dǎo)線直接與接地或者鎧裝電纜的金屬鎧裝層，鉛護(hù)套相互連接，禁止將幾臺(tái)設(shè)備串聯(lián)接地，也禁止將幾個(gè)接地部分串聯(lián)。所有必須接地的設(shè)備和局部接地裝置，都應(yīng)同井下接地極接地形成一個(gè)總接地網(wǎng)。每個(gè)裝有電氣設(shè)備的硐室和配電點(diǎn)應(yīng)設(shè)置輔助接地母線。每個(gè)單獨(dú)裝設(shè)的高壓電氣設(shè)備設(shè)置 1 個(gè)局部接地極。電纜的接地芯線，除作監(jiān)視接地回路外，不能兼作其它用途。輔助接地與主接地相距 5 米以上。

(2)煤礦井下繼電保護(hù)一般采取無時(shí)限電流速斷、過電流保護(hù)、零序保護(hù)三種辦法，速斷保護(hù)裝置的整定電流需要避免最大三相短路電流(見公式1)。但短路線路因其兩端的短路電流相差較小，按照式子(1)計(jì)算整定值將很難起到保護(hù)作用，還可能出現(xiàn)較大的保護(hù)死區(qū)，靈敏度還很低。這樣會(huì)造成變電所的電壓母線上U較低，從而影響其他賄賂的正常工作，所以為了保障母線上的U足夠大，在整定時(shí)應(yīng)使高壓母線U小于 0.55Ue,式子(1)和(2)中取較小值。

Idz=KkKjsIk2min/Ki

(1)

Idz=KkKp×0.55Ik2mas/Ki

(2)

式中：Idz——?jiǎng)幼麟娏?/p>

Kk——可靠系數(shù)

Kjs——接地系數(shù)

Ki——電流互感器的變化比值

Ik2min——最小運(yùn)行下的三相短路瞬時(shí)沖擊電流

Ik2mas——最大運(yùn)行下的三相短路瞬時(shí)沖擊電流

有時(shí)候，式子(2)的整定值要比式子(1)的值要小很多，如此下去會(huì)使得速斷保護(hù)的范圍值延伸至下一段線路中。

三、對(duì)該煤礦接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思考

(1)該煤礦的綜采工作面以下地點(diǎn)必須設(shè)局部接地極：進(jìn)、回風(fēng)巷口，進(jìn)風(fēng)巷皮帶機(jī)頭配電點(diǎn)，設(shè)備列車處，回風(fēng)巷每個(gè)高壓連接器處及裝設(shè) 1 組局部接地極，同一地點(diǎn)有3 臺(tái)以上集中設(shè)備安裝 1 組局部接地極。

(2)接地網(wǎng)上任一保護(hù)接地點(diǎn)的接地電阻不得超過 2Ω。

(3)所有電氣設(shè)備的保護(hù)接地裝置(包括電纜的鎧裝、鉛皮，接地芯線)采用不小于 50mm2鍍鋅鋼絞線或鍍鋅扁鐵制作。

(4)局部接地極組或接地部件的材質(zhì)和幾何參數(shù)不得低于《煤礦安全規(guī)程》第四百八十六條的要求，禁止采用鋁導(dǎo)體作為接地極、接地導(dǎo)線和連接導(dǎo)線。

(5)局部接地極應(yīng)埋設(shè)在潮濕處，可用直徑為 42mm，長(zhǎng)度不小于 1.5m 的鍍鋅鋼管制成，管上至少鉆 20 個(gè)不小于直徑為 5mm 的透眼，敷設(shè)時(shí)必須垂直埋入地下，接地線在水窩或積水較多處用不小于 0.6m2，厚度不小于 5mm 的鋼板制成。接地母線應(yīng)用不小于 50mm2的扁鐵或鍍鋅鋼絞線或裸銅線。局部接地極外露長(zhǎng)度不小于 100mm。

(6)凡是低壓饋電開關(guān)、設(shè)備列車外、照明綜保、煤電鉆綜保應(yīng)設(shè)輔助接地極，局部接地極與輔助接地極的距離應(yīng)大于 5m，輔助接地母線應(yīng)使用不小于 25mm2的電纜。 井下采用變壓器中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，在主水泵房及11盤區(qū)一號(hào)水泵房的主、副水倉用鋼板各設(shè)1主接地極，在各配電點(diǎn)、變配電硐室外巷道分別設(shè)局部接地極，并利用電纜接地芯線、專用接地線把所有接地極連接在一起形成接地網(wǎng)，所有電氣設(shè)備的金屬外殼均應(yīng)和接地網(wǎng)可靠連接，任意一點(diǎn)的接地電阻均不大于2歐姆。