浅谈煤矿供电系统的继电保护

摘要：煤矿井下供电系统是电力系统的一个重要环节，它从电力系统取得电能，通过变换、分配、输送，将电能安全、可靠地送到每一个井下用电设备，再利用继电保护装置来监视、控制用电设备的运行状态。煤矿井下变电所要求双回路或环形供电，保证供电的可靠性。开关设备较多，运行方式复杂，用电设备多且距离较近，故对变电所各级过流保护的设置与整定造成较大困难。本文分析了矿井供电系统的保护情况，对此提出了自己的见解。

关键词：供电系统 继电保护 自动装置

煤矿生产对供电系统安全稳定运行，尤其对快速准确切除电网故障的要求极高。在煤矿井下，接地电弧能引起火灾或瓦斯、煤尘爆炸。因此，当电气设备有故障或不正常运行时必须及时消除。保护快速性、灵敏性、选择性、可靠性的体现在很大程度上取决于保护装置本身的可靠性及保护整定值设置的合理性。煤矿井下6～10KV变配电所的继电保护，一般用过电流保护，主要包括：进线保护、变压器保护、馈线保护等。保护装置的整定值计算、试验整定、事故校验、年度检验等由供电部门承担。继电保护装置运行、维修及断路器跳闸后的事故分析、处理等工作由用户值班维修人员负责。因此要求变配电所的运行值班人员对本单位所装设的继电保护、整定管理及二次回路接线要全面了解和熟练掌握。

一、煤矿供电继电保护分类

电力系统中的发电、供电、用电设备，为了保证安全、可靠运行，减少事故所造成的影响和损失，对于重要设备和线路，变配电所需要装设若干组不同型式的保护装置。根据保护装置的作用，可分为主保护、后备保护和辅助保护。煤矿井下6～10KV变配电所常用的继电保护有：定时限过电流保护、速断保护、反时限过电流保护和变压器的瓦斯保护等。

（一）主保护

主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。主保护对保护设备或线路的故障能以无时限（即除去保护装置本身所固有的动作，时间一般为0.03～0.12 秒）或带有一定的时限切除故障。如：速断、过流、瓦斯等保护。

（二）后备保护

当主保护设备或断路器拒动时，用于切除故障或结束异常情况的保护，被称作主保护的后备保护。对于变配电所的重要设备及重要线路，除主保护外，还应装设后备保护和辅助保护。后备保护又分为近后备保护和远后备保护。

二、煤矿供电继电保护分析

在煤矿井下6kV～10kV系统都是小接地电流系统，因此通常只装设防止相间短路的过流保护装置和防止单相接地有选择性的高压漏电保护装置。基于此种考虑，煤矿井下多采用电流三段式保护。

（一）保护时装设原则：采用两相接线，系统的保护装置均装设在同名相的两相上。一般均装设两段电流保护装置，第一段无时限电流速段保护做为辅助保护，第二段带时限电流速段保护作为主保护。第一段电流速断保护应有选择的动作，其装设条件是满足最小保护范围的要求。对电缆线路当保护不满足保护范围要求时，可装设时限电流速断保护。对母线残压有严格要求的变电所应用无时限电流速断保护切除使母线残压低于60%额定电压的各种故障，保护装置可无选择地动作。负荷较大总长在1km以下的重要用户的电缆线路为了加速切除短路故障可以采纵连差动电流保护装置。负荷较小的非重要用户可以采用熔断器保护。保护采用远后备方式。

（二）电流速断保护按被保护设备的短路电流整定，当短路电流超过整定值时，侧保护装置动作，断路器跳闸，电流速断保护一般没有时限，不能保护线路全长（为避免失去选择性），即存在保护的死区.为克服此缺陷，常采用略带时限的电流速断保护以保护线路全长。时限速断的保护范围不仅包括线路全长，而深入到相邻线路的无时限保护的一部分，其动作时限比相邻线路的无时限保护大一个级差。三段式过流保护包括：瞬时电流速断保护（简称电流速断保护或电流Ⅰ段）；限时电流速断保护（电流Ⅱ段）；过电流保护（电流Ⅲ段）；这三段保护构成一套完整的保护。它们的不同是保护范围不同：1、瞬时电流速断保护：保护范围小于被保护线路的全长一般设定为被保护线路的全长的85%；2、限时电流速断保护：保护范围是被保护线路的全长或下一回线路的15%；3、过电流保护：保护范围为被保护线路的全长至下一回线路的全长。

三、煤矿供电继电保护系统整定

（一）设计程序。井下高低压供电系统必须有供电系统设计图，供电系统的设计由机电科承担，机电科科长审核批准，且必须有继电保护装置的设计、选型、计算说明书。

（二）继电保护责任划分。1、机电部门专人负责井下临时变电所高压配电装置继电保护装置的整定管理和检查。2、机电队电气组负责井上下对高压保护装置的全面检查和试验。3、井下采煤队、综掘队、连采队、准备队、机电队设专责整定员一名，负责本队管辖范围电气设备过流、短路保护装置的整定、检查及调整。

（三）具体要求。

1、井下高低压电网的整定计算及校验要严格按《煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则》的规定执行。

2、为便于检查，运行中的电气设备由队组专责，整定员对其全部定期整定，整定牌上应注明设备型号、编号、两相最小短路电流、整定值、整定日期、用途、使用地点及专责维修人。各队组专责整定员定期要进行一次短路保护检查，根据整定值对其进行调整试验。

3、井下由采区变电所、移动变电站或配点引出的馈电线上应装设短路和过负载装置；网路上如需增设其它供电支路时，必须在引出点增设短路保护开关。

4、所有安装和运行的供电系统及保护装置不得随意改变，当运行中的短路保护装置发生过渡动作时，必须查明原因，排除故障后方可送电，若保护装置发生误动作时，必须经机电部门电气主管人员同意后，方可修改整定值，并将调整结果记录在册。

5、不准甩掉电气设备的短路保护装置不用，并禁止用不合格的过流继电器和熔断器，运行中的短路保护装置必须动作可靠。

6、机电管理部门每半年绘制一次井下实际供电系统图，并注明电气设备使用地点、型号、容量、电缆规格及长度、二相最小短路值和整定值，并根据生产变化的供电系统及时修改补充；各井下硐室也必须有与实际相符的供电系统图板。

7、高压开关井上检修中心检修完后，必须由机电队电气组对其继电保护装置进行试验，并留有记录否则不得入井；井下高压开关每年由机电队电气组对其继电保护装置进行一次全面试验，对不合格的，机电队要立即进行处理、更换，并留有记录。

参考文献：

[1]姚秀丽，赵俊东.电流保护分析与电流电压连锁速断保护.《一重技术》.〔J〕2005年第03期.

[2]宋红卫.煤矿井下高低压保护定值整定分析.《工矿自动化》.〔J〕 2012年07期.

[3]王从冰，晁文鹏. 浅谈煤矿井下供电系统继电保护.《科技信息》.〔J〕2010年20期.