煤矿高压供电微机保护整定的研究与思考

煤矿高压供电微机保护整定的研究与思考

陈云利

淮南矿业集团潘四东矿供电队安徽淮南232082

摘要：随着供电技术的不断发展进步，煤矿供电系统装备水平日趋提高，各类继电器保护升级为微机保护，动作更加灵敏，性能更加可靠，对技术人员专业水平要求更高。以负荷统计为基础，系统分析负荷分布和特点，制定一套全面、灵敏、可靠的整定方案，是做好高压供电微机保护整定的关键。

关键词：煤矿；高压供电；微机保护；整定

引言：

煤电电气设备和供电设备是保证煤矿安全系统的重要组成，对煤矿产业发展起着十分重要的作用。近几年，我国煤矿安全事故频频发生，使得国家和企业加强了对煤矿安全生产的关注。在计算机网络技术、微电子技术、网络技术的发展下，越来越多的煤矿电气设备和高压供电系统保护装置被研发出来，煤矿高压供电系统不断改造升级，淘汰了原有落后的GL和DL保护继电器，装备了新的微机保护装置，增强了高压供电系统的灵敏度、可选性，在煤矿高压系统保护操作上发挥了重要的作用，提升了煤矿高压系统运行操作的安全性和稳定性，有效防止了煤矿安全事故的发生。

1常见的煤矿高压供电微机系统保护类型

1.1防过流保护类型

在煤矿高压供电系统运行操作的时候，经常会出现短路现象，线路发生短路现象的时候会使得电气设备出现超高负荷运转，电网会出现过流的现象，在过流现象出现的时候线路会被烧断，由此引发火灾事故。针对这种过流现象，需要相关人员采用过载保护和短路保护的方式对过流类型进行保护。

1.2防漏电保护类型

在煤矿高压供电网络系统中，在电网周围需要安装绝缘子进行保护。但是因为绝缘子中间存在电阻，在供电设备长期运行的时候会因为内部温度升高出现绝缘子性能降低的问题，长期发展还会出现漏电的现象。

1.3接地保护类型

接地保护的实现能够防止电气设备因为绝缘金属外壳损坏而出现设备带电的现象。但是由于这种现象对人们的生命安全带来了威胁，相关人员在操作的时候需要采取接地保护措施。通过有效的接地能够降低因为电气设备产生的超过人体所能承受的电流。

1.4高压和欠压保护类型

供电设备在高压环境下进行工作的时候长期受到大电流环境的影响，在无形中会增加无用功，由此在无形中增加了电气设备的温度和消耗的电量，严重的还会使得电气设备发生毁坏。为此，在进行电气设备高压保护操作的时候一旦电压超过额定电压125%的时候需要对供电保护装置进行保护。

2煤矿高压供电微机保护整定策略

2.1主变压器保护整定

主变压器是保证矿井整体供电安全的基础，整定必须全面、灵敏、可靠。整定项目包括过负荷报警、过流、差动动作电流、起始制动电流、最大制动系数、制动比率、差动速断等。过负荷(仅高压侧)整定原则应按照变压器额定电流1.05倍整定，时间为9s，一般作用于报警和冷风机启动（适用于装有冷风机的变压器），不动作于跳闸；过流整定按照变压器额定电流(高低压侧均有)的1.2倍值再除以返回系数（微机保护取0.9）取值整定,整定时间以大于变压器送电时的励磁涌流时间为准，一般取1.8~2s,过流保护动作于跳闸；计算差动保护必须首先确定制动电流（Ires），起始制动电流可按变压器额定电流计算，最大制动系数为制动起始电流与变压器外部短路时穿越变压器的最大周期分量的比值；差动保护动作电流（Iop），按照最大不平衡电流1.5倍整定；差动速断主要为变压器内部突然短路和其他严重故障时的保护，同时可为系统提供短路保护，该保护定值原则上不穿越变压器，即不为低压侧提供保护，同时该定值应大于变压器合闸时的励磁涌流，以免引起误动作。

2.2煤矿高压线路、电力变压器和电动机的保护整定

煤矿高压供电线路的整定具体包括一段或者多段短路、过流等保护。煤矿高压供电变压器的保护整定包括负荷、欠电压、漏电保护等，在多段母线出线的时候，需要对出线开关进行整定，从而防止出现因为短路出线的错误动作。煤矿高压供电线路过流保护需要根据负荷的要求进行计算和整定分析，负荷减少的时候煤矿高压供电运行需要按照总公里进行计算整定，在负荷较多的时候需要采取一定的系数进行统计，具体是用统计总功率和需用系数相乘。一般情况下的电力变压器可以通过（变压器/电机额定电流X过流系数）/返回系数计算操作来进行取值。短路保护的整定值要比线路供电负荷中的最大设备启动电流和总体设备运行电流之和。短路保护简洁计算方法需要根据统计的负荷电流3倍到5倍进行确定，并从系统的远端开始按照顺序进行整定。在多个变电所串联操作的时候，可以选择多段保护的形式来保护过流和短路，通过设置不同的动作电流和时间值来区分不同地区的故障点，实现前一级保护定值对后备的保护。同时，多段母线电流方向要能够保护出现开关，从而减少因为电流短路对出线开关设备的干扰。

电力变压器和煤矿高压电动机整定确定方式是（设备额定电流x过流系数）/返回系数，同时，煤矿高压电动机的过流整定时间还要比启动时间长，变压器的过流整定时间要比励磁涌流时间长，一般要超过2s的时间。煤矿高压变压器短路整定值需要和电力变压器励磁涌流值相互区别。煤矿高压电动机的短路保护要比电机启动电流大，直接启动的电动机不能比额定电流的7倍数值大。

2.3煤矿高压供电系统继电保护整定

现阶段我国煤矿生产中应用的继电保护装置分为集成电路和微机电路两种类型。煤矿生产系统中的集成电路保护装置是由多个小型集成电路共同组成的，能够对电力系统运行故障问题进行及时的判断，在磁保持原件基础上组合成保护装置记忆系统，加强对煤矿高压供电系统运行过程中可能出现问题的全面记录，并通过RC器进行全面的保护。

2.4短路保护校验

根据规定，短路整定值必须按照保护末端最小运行方式下两相短路电流验算，灵敏度系数不小于1.5。短路电流计算通常采用标么制，计算出系统各点最小运行方式下的两相短路电流，用各点的短路电流除以对应点的短路保护整定值进行可靠系数校验。

2.5煤矿高压供电系统其它保护整定

煤矿供电系统中功率因数在补偿静电电容的时候需要得到相应过电压的保护，在一般情况下，过电压一般被控制在额定电压的1.1倍，在合理规定的情况下有效防止电容在过电压的时候被击穿。在操作中，一些负荷过电流的工作电流是根据最大短路电流来整定的，在这样的情况下，相关操作和设定不满足煤矿高压供电灵敏度的要求，需要额外增加低电压闭锁，从而有效保证动作电流能够按照实际额定工作电流来整定。

2.6线路保护整定注意的问题

在对煤矿高压供电系统进行保护整定时，最难解决的就是各级短路保护之间的差值设定。由于短路电流值一般按最小运行方式下计算，但实际应用中短路故障发生时有大量设备运行，发生短路故障会造成负荷侧电流反馈，所以实际短路电流值远大于整定值，经常发生大面积跳闸断电，对短路电流的整定要切合实际、制定合理的整定值差必须经反复验算，并经使用验证其合理性；另外微机保护返回系数与继电器相比也有很大变化，由0.85左右提高至0.9~0.93，这在整定值计算过程中必须注意。

结束语：

煤矿生产的特点决定了供电系统的多变性和复杂性，每一个采区的变动及系统负荷的调整都影响着矿井整体供电安全，继电保护的整定必须结合矿井负荷分布情况，超前谋划、统盘考虑，以维系矿井安全生产为目的，编制出可靠的整定方案，保持整定值的科学性和合理性。

参考文献：

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[2]鲁孟胜.微机在煤田水文地质领域中的应用及展望[J].煤田地质与勘探.2016(S1)

[3]宋安宏,孙春风,冯海清.煤矿供用电网微机保护的应用与管理[J].煤.2017(02)