談礦井高壓供電系統漏電保護技術

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摘要：以礦井高壓供電系統漏電保護技術為對象開展探究。結合具體工程實際，在分析礦井高壓供電系統存在問題的基礎上，對漏電保護運行特征與整定原則開展針對性分析，進而進行精準漏電保護系統運行的設計研究，從而實現了對高壓供電系統運行的有效保護，為礦井生產的綜合效益增加提供了幫助。

關鍵詞：礦井；高壓供電；漏電保護

高壓供電系統作為煤礦井下生產的動力源頭，確保其運行的安全有效對于礦井生產的持續高效開展意義重大[1-2]。而漏電問題作為井下供電系統生產運行中常見的問題之一，實現對其的有效治理對于確保礦井生產的持續開展有著積極意義。因此，針對高壓供電系統的漏電問題開展針對性分析改良十分必要。

1工程概述

A礦為國有大型現代化煤礦企業，其設計生產能力為2×106t/a，礦井地面設有1座110kV變電站，其輸出電壓經專業變壓裝置降壓至6kV后，供應全礦井使用。引入井下的高壓電纜共14趟，在井下南北兩翼分設變電所12個，供電運行方式復雜且供電距離長達9km以上，加之受井下復雜惡劣作業環境的綜合影響，供電系統時常出現漏電故障，需開展針對性優化提升。

2存在問題分析

現階段中國礦井傳統的井下供電系統多為6kV電網，其多采用中性點不接地方式[3-4]，這使得供電系統中各類綜合保護裝置類型繁復，加之多數高壓綜合保護裝置功能單一且保護性能較差，不但供電系統運行的誤差率較大而且保護投入的定值波動明顯，使得其非常容易受到耦合電磁干擾，從而無法實現真正有效的漏電保護，特別是其保護的無選擇性，時常導致高壓漏電保護失效，具體分析如下：a)傳統高壓漏電保護分析。現階段礦井常用的漏電保護系統均有一定的適用性，這使得多數漏電保護裝置配置不完善或運行方式切換更改難度較大，使得其漏電保護功能不具備選擇性，容易出現漏電保護失效的情況。b)傳統高壓漏電保護局限性分析。井下高壓供電系統在發生接地故障時通常伴隨發生一定的電磁干擾現象，這時高壓漏電保護會檢測到零序電壓和零序電流，這些數據還會隨著接地類型出現顯著變化，從而造成基于不同漏電保護原理的裝置在單線路上使用時會隨著接地類型的差異出現較大的差異，加之傳統微機保護只能采集本支路信號，不能實現集中判定，從而使得漏電跳閘現象時常出現，影響生產正常運轉。c)高壓漏電縱向保護時整定難度較大。由于礦井井下供電傳輸線路距離較長，線路末端出現接地故障會引起上下級之間漏電保護的全部啟動，從而使得上下級之間整定的實現無法確定，保護投入的整定范圍及時限均存在缺陷，極易誘發事故。

3漏電保護運行特征與整定原則

現階段，井下常用的高壓漏電保護設備依照作業原理主要能分為零序電流型與零序功率方向型，這些漏電保護裝置通常均配設兩段式保護方式。兩段式保護的目的便是達成系統運行的“先預警后調整”功能。漏電保護整定原則為：當接地故障線路同非接地故障線路存在較大的零序電流差值時，非故障線路零序電流和接地線路的電容電流會大小一致，這時只要能達成對零序電流的有效整定，便可實現對故障線路及接地線路的精準判定，從而快速確定故障區域，為及時排除故障提供依據。

4精準漏電保護系統運行設計分析

現階段，煤礦井下高壓漏電保護裝置多為零序功率方向型或兩段式零序電流型，在此基礎上提出高壓供電網絡的精準漏電保護系統。

4.1作業原理

圖1為異頻信號電流注入設備作業原理示意圖[5-6]。整個設備構成組件包括地面信號電流注入裝置和各類高爆開關綜合保護裝置。作業時在原有漏電保護基礎上，當信號電流注入裝置監測到單相接地并判定其接地端為A相時，能自行將信號電流從A相端及N相端注入，并在A相的TV繞組（三角繞組）中形成信號電流，如圖中虛線①所示。同時，鑒于A相TV邊處于短接狀態，因此二次線組中的電流一定會產生相應的感應電流，如虛線②標注所示。

4.2選線原理分析

對于注入的異頻信號來說，其通常僅僅會在接地故障線路中流通，而不會在非接地線路中生成，因此只需對各個線路進行異頻信號電流有無的檢測，便能實現對接地故障線路的快速判定。同時，當電氣設備連接供電網絡后，其便會成為注入信號的一個信號源，這時作業人員便能借由對時限的控制實現對上下級漏電保護的有效配合，進而達成同高壓供電網絡上下級漏電保護的有效配合，繼而達成對高壓供電網絡的全方位保護。

4.3運行性能分析

供電系統線路正好能注入異頻信號后，其內部信號性能穩定且不會受運行方式影響，具有較高準確性，而且不會受到電網結構及消弧線圈的擾動，能分散獨立安裝，使得整個系統的運行安全性顯著提升。精準漏電系統運行時，一旦電網出現單相接地，地面信號裝置自行通過接地相注入異頻信號，同時分布于井下各處的漏電保護裝置會自行檢測異頻信號，并借助接地線路和非接地線路達成對注入信號差異性的有效測定，從而準確判斷出接地線路，并對相應區域實施跳閘，在充分保護電網運行有效性的同時隔離故障區域。圖2為異頻信號注入后有關信息示意圖。

5結語

對于礦井生產而言，井下高壓供電系統是一個十分龐大且復雜的配電網絡，整個系統任意區域出現接地漏電故障，均會對整個系統的運行造成嚴重威脅。而傳統的漏電保護裝置由于進線開關同分線開關間無上下級同屬配合關系，導致總分開關無法達成有效的保護配合。因此，礦井管理者必須高度重視相關問題，在生產實際中積極組織技術人員開展針對性分析探究，總結有效的高壓供電系統漏電保護技術，這對于提升礦井生產作業效率和安全性具有積極意義。

參考文獻：

［1］曹品偉.煤礦井下供電系統防越級跳閘技術［J］.煤礦機電，2019，40(6)：102-103.

［2］王文建.煤礦井下高壓供電防越級跳閘方案的研究與應用［J］.機電工程技術，2019，48(1)：115-118.

［3］劉峰.煤礦供電保護系統技術改造方案研究［J］.機電工程技術，2019，48(9)：112-114.

［4］李程.煤礦井下高壓供電系統漏電保護研究［J］.中小企業管理與科技(中旬刊)，2016(9)：185-186.

［5］朱延凱.基于WSN的井下高壓電網漏電保護系統［D］.淮南：安徽理工大學，2015.

［6］魏巍.煤礦井下高壓供電系統漏電保護研究［J］.山東工業技術，2014(16)：60.

作者：侯祥 單位：陽煤集團股份有限公司二礦