煤礦10kV供電系統(tǒng)中繼電保護(hù)選擇的討論

韓旭

【摘 ?要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)家對(duì)于能源的需求量也在逐漸增加。當(dāng)前，煤炭依舊是我國(guó)的重要能源之一，在煤礦的開(kāi)采過(guò)程中，開(kāi)采安全一直是人們重點(diǎn)關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。供電系統(tǒng)存在電力設(shè)備繁多、使用電能功率高等問(wèn)題，因此，采用繼電保護(hù)來(lái)確保煤礦10KV供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行就顯得尤為重要。

【關(guān)鍵詞】煤礦;10KV供電系統(tǒng);繼電保護(hù)

引言

煤礦供電系統(tǒng)當(dāng)中的井下供電系統(tǒng)，是一種自動(dòng)裝置，其功能就是防止發(fā)生安全事故，對(duì)于確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行起到了十分關(guān)鍵的作用，是當(dāng)中不可缺少的設(shè)備。其穩(wěn)定的運(yùn)行是確保整個(gè)礦井安全生產(chǎn)的重要因素。由于如果井下有事故發(fā)生就會(huì)影響到電力系統(tǒng)的運(yùn)行，為了確保供電，供電系統(tǒng)中要安裝繼電保護(hù)裝置。

1.繼電保護(hù)的原理與作用

繼電保護(hù)系統(tǒng)是一種應(yīng)用于供電系統(tǒng)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中因?yàn)槔纂娀蛘呷藶橐蛩囟l(fā)生故障或者影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行的一種保護(hù)機(jī)制，這種保護(hù)機(jī)制能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并且能夠做出斷路器跳閘或者給出工作人員信號(hào)，讓整個(gè)供電系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，該保護(hù)機(jī)制對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)安全保護(hù)有著重大意義。當(dāng)?shù)V山供電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，會(huì)產(chǎn)生異常強(qiáng)大的電流，與此同時(shí)，系統(tǒng)中的電壓會(huì)急劇下降，從而對(duì)電氣設(shè)備、絕緣設(shè)備以及機(jī)械性能造成很大的損壞，最終影響到整個(gè)礦山供電系統(tǒng)的壽命，嚴(yán)重的還會(huì)影響到開(kāi)采設(shè)備的政策運(yùn)行，繼電保護(hù)的目的，就是為了防止這些情況的出現(xiàn)，最大程度上降低因?yàn)樵O(shè)備損壞而造成的經(jīng)濟(jì)損失，提高礦產(chǎn)企業(yè)的整體收益。

2.對(duì)于煤礦10KV供電系統(tǒng)中繼電保護(hù)的選擇依據(jù)

繼電保護(hù)是安全電源和電能質(zhì)量的保證，使電氣設(shè)備能夠在規(guī)定的電氣參數(shù)范圍內(nèi)安全可靠地運(yùn)行。在選擇繼電保護(hù)裝置的過(guò)程中，我們要滿(mǎn)足三個(gè)要求。

2.1選擇性

當(dāng)繼電保護(hù)機(jī)制啟動(dòng)時(shí)，相關(guān)的故障設(shè)備就會(huì)自動(dòng)的切除到系統(tǒng)之外，這樣就能夠很大程度上縮小當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)的停電范圍，保證其他的設(shè)備能夠正常運(yùn)行。

2.2高速性

高速性要求繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠迅速啟動(dòng)并且其發(fā)揮作用的速度要極高，只有快速的啟動(dòng)系統(tǒng)才能最大程度上發(fā)揮其作用，才能及時(shí)的保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，減少企業(yè)的損失以及提升重合閘成功的概率。

2.3敏感性

敏感性不僅要求繼電保護(hù)系統(tǒng)在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)迅速啟動(dòng)并且高效做出反應(yīng)，還要準(zhǔn)確、精確的找出發(fā)生故障的位置和做出準(zhǔn)確的反應(yīng)，這點(diǎn)而言，繼電保護(hù)系統(tǒng)對(duì)于礦山供電系統(tǒng)的維護(hù)具有相當(dāng)大的意義。

3.煤礦10KV供電系統(tǒng)中繼電保護(hù)的選擇

3.1兩段電流保護(hù)裝置

通過(guò)兩相接線(xiàn)，系統(tǒng)的保護(hù)裝置安裝在兩個(gè)相同名稱(chēng)的相位上。通常安裝兩段電流保護(hù)裝置。電流快速保護(hù)裝置的第一部分應(yīng)有選擇性作用，安裝條件應(yīng)滿(mǎn)足最小保護(hù)范圍。對(duì)于對(duì)母線(xiàn)殘余電壓有嚴(yán)格要求的變電站，采用限時(shí)電流快速斷開(kāi)保護(hù)，消除導(dǎo)致母線(xiàn)殘余電壓低于60額定電壓的各種故障，保護(hù)裝置可無(wú)限運(yùn)行為了加快短路故障的整理，總負(fù)載小于1 km的重要用戶(hù)的電纜線(xiàn)可以用作縱向差動(dòng)保護(hù)裝置。負(fù)載較少的非關(guān)鍵用戶(hù)可以通過(guò)保險(xiǎn)絲進(jìn)行保護(hù)。保護(hù)采用遠(yuǎn)后備方式。

3.2電流快速斷開(kāi)保護(hù)

限時(shí)快速斷開(kāi)的保護(hù)范圍不僅包括線(xiàn)路的全長(zhǎng)，還包括相鄰線(xiàn)路的限時(shí)保護(hù)的一部分，動(dòng)作時(shí)限比限時(shí)大一步三段式過(guò)流保護(hù)包括：瞬時(shí)電流快速斷開(kāi)保護(hù)（稱(chēng)為電流快速斷開(kāi)保護(hù)或電流I）;限時(shí)電流快速斷開(kāi)保護(hù)（電流II）;過(guò)電流保護(hù)（電流Ⅲ段）;這三個(gè)保護(hù)部分構(gòu)成了一整套保護(hù)。它們的不同是保護(hù)范圍不同：

①瞬時(shí)電流速斷保護(hù)：保護(hù)范圍小于受保護(hù)線(xiàn)路的總長(zhǎng)度，一般設(shè)置為受保護(hù)線(xiàn)路總長(zhǎng)度的85。

②限時(shí)電流速斷保護(hù)：保護(hù)范圍是受保護(hù)線(xiàn)路或下一線(xiàn)路總長(zhǎng)度的15倍。

③過(guò)電流保護(hù)：保護(hù)范圍是受保護(hù)線(xiàn)路到下一線(xiàn)路全長(zhǎng)的總長(zhǎng)度。

4.加強(qiáng)煤礦10KV供電系統(tǒng)中繼電保護(hù)的措施

4.1加強(qiáng)日常管理

為了確保電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，要進(jìn)行日常的維護(hù)管理，減少事故的發(fā)生。首先，繼電保護(hù)管理要落實(shí)到具體某個(gè)人，檢查頻率要高;其次，制定繼電保護(hù)技術(shù)人員及專(zhuān)責(zé)電工崗位責(zé)任制，確保繼電保護(hù)管理工作能夠真正落實(shí)，一旦因管理不善導(dǎo)致電力系統(tǒng)產(chǎn)生故障，要追究管理人員的責(zé)任;再次，要注意繼電保護(hù)技術(shù)資料的管理，便于后期的管理和故障查找;最后，在設(shè)備安裝、移動(dòng)、檢修時(shí)或者事故后，也要對(duì)繼電保護(hù)進(jìn)行檢查，保證繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行。除此之外，在針對(duì)設(shè)備進(jìn)行安裝、檢修和移動(dòng)時(shí)以及發(fā)生事故后，都必須要檢查繼電保護(hù)，與此同時(shí)，繼電保護(hù)也應(yīng)作為值班人員的日常檢查。

4.2加強(qiáng)電流速斷保護(hù)

在煤礦井下繼電保護(hù)系統(tǒng)中主動(dòng)使用電流快速斷開(kāi)保護(hù)，主要是指設(shè)置保護(hù)啟動(dòng)參數(shù)，以確保線(xiàn)路出口出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)線(xiàn)路不啟動(dòng)。設(shè)置當(dāng)前快速斷開(kāi)保護(hù)可確保故障線(xiàn)路的下一行不受前一行的影響。這樣，遇到一些特殊問(wèn)題或緊急情況時(shí)，可立即切斷短路故障，采用非選擇性快速保護(hù)裝置，通過(guò)自動(dòng)重合閘實(shí)現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作。如果存在電流上升問(wèn)題，則當(dāng)保護(hù)裝置的短路電流和啟動(dòng)電流較大時(shí)，應(yīng)保護(hù)相應(yīng)的保護(hù)裝置。

4.3漏電保護(hù)

電源系統(tǒng)中存在許多漏電保護(hù)方法，常用的是單片機(jī)控制和電子電路。其中一個(gè)最重要的方法可分為漏電保護(hù)和選擇性漏電保護(hù)，漏電阻斷等。當(dāng)煤礦電源存在泄漏問(wèn)題時(shí)，漏電阻越小，對(duì)應(yīng)于電網(wǎng)中性點(diǎn)的接地電壓越高。此時(shí)，流過(guò)故障支路的零序電流是無(wú)故障支路的零序電流之和。因此，每個(gè)非故障分支的當(dāng)前值必須遠(yuǎn)低于故障分支的零序列的當(dāng)前值。該裝置可以通過(guò)零序電流互感器的反應(yīng)條件判斷每個(gè)支路的零序電流，從而及時(shí)有效地檢測(cè)泄漏故障。選擇性防止泄漏故障。

4.4通信網(wǎng)路

通信是集成自動(dòng)化的重要組成部分，RS-232C，EIA422/485通信模式，由于其簡(jiǎn)單性而被廣泛使用，但其通信速度慢且通信可靠性差。當(dāng)有很多通信節(jié)點(diǎn)或大量數(shù)據(jù)時(shí)，很難滿(mǎn)足監(jiān)測(cè)及時(shí)性的要求。從那時(shí)起，繼電保護(hù)工程師就開(kāi)始使用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，如LONWORK， CANBUS等，因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)對(duì)象是多節(jié)點(diǎn)，小型數(shù)據(jù)應(yīng)用，因此，當(dāng)在大型變電站中使用或傳輸大塊數(shù)據(jù)時(shí)，它似乎仍然無(wú)法實(shí)現(xiàn)。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在控制系統(tǒng)中的發(fā)展，以太網(wǎng)技術(shù)逐漸受到繼電保護(hù)工程師的青睞，其通信速度快，商用配套軟件豐富。可以預(yù)見(jiàn)，以太網(wǎng)通信技術(shù)將被自動(dòng)化系統(tǒng)廣泛采用。

結(jié)束語(yǔ)：繼電保護(hù)在煤礦井下供電系統(tǒng)中起到了重要作用，為了保證開(kāi)采設(shè)備的正常運(yùn)行和工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，需要積極采用新的繼電保護(hù)措施和保護(hù)裝置，全方面保證礦山開(kāi)采的正常用電。

參考文獻(xiàn)

[1]礦井地面供電系統(tǒng)的分析與優(yōu)化[J]. 唐廣洲. ?當(dāng)代化工研究. 2020（08）

[2]127V供電系統(tǒng)快速斷電安全技術(shù)的研究[J]. 姚永輝，金麗華，赫孟合. ?煤礦機(jī)電. 1997（04）

[3]哈爾烏素露天煤礦聯(lián)絡(luò)路供電系統(tǒng)優(yōu)化措施分析[J]. 范中華. ?能源科技. 2020（04）

[4]淺談煤礦地面供電系統(tǒng)技術(shù)改造措施[J]. 鄧龍輝. ?能源與節(jié)能. 2016（08）

[5]3.3kV供電系統(tǒng)的井下應(yīng)用[J]. 葉湘，陳守義. ?中國(guó)煤炭. 1998（11）

[6]井下供電安全的影響因素與保護(hù)技術(shù)分析[J]. 邱呂寶. ?內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì). 2018（06）

[7]煤礦地面供電系統(tǒng)自動(dòng)化研究[J]. 趙曉琨. ?江西化工. 2019（04）

[8]淺談選煤廠(chǎng)采用660V供電系統(tǒng)的優(yōu)越性[J]. 程富華. ?山東工業(yè)技術(shù). 2015（18）