談礦井高壓供電系統(tǒng)漏電保護(hù)技術(shù)

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摘要：以礦井高壓供電系統(tǒng)漏電保護(hù)技術(shù)為對(duì)象開展探究。結(jié)合具體工程實(shí)際，在分析礦井高壓供電系統(tǒng)存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，對(duì)漏電保護(hù)運(yùn)行特征與整定原則開展針對(duì)性分析，進(jìn)而進(jìn)行精準(zhǔn)漏電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的設(shè)計(jì)研究，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)高壓供電系統(tǒng)運(yùn)行的有效保護(hù)，為礦井生產(chǎn)的綜合效益增加提供了幫助。

關(guān)鍵詞：礦井；高壓供電；漏電保護(hù)

高壓供電系統(tǒng)作為煤礦井下生產(chǎn)的動(dòng)力源頭，確保其運(yùn)行的安全有效對(duì)于礦井生產(chǎn)的持續(xù)高效開展意義重大[1-2]。而漏電問(wèn)題作為井下供電系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行中常見的問(wèn)題之一，實(shí)現(xiàn)對(duì)其的有效治理對(duì)于確保礦井生產(chǎn)的持續(xù)開展有著積極意義。因此，針對(duì)高壓供電系統(tǒng)的漏電問(wèn)題開展針對(duì)性分析改良十分必要。

1工程概述

A礦為國(guó)有大型現(xiàn)代化煤礦企業(yè)，其設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為2×106t/a，礦井地面設(shè)有1座110kV變電站，其輸出電壓經(jīng)專業(yè)變壓裝置降壓至6kV后，供應(yīng)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(shè)變電所12個(gè)，供電運(yùn)行方式復(fù)雜且供電距離長(zhǎng)達(dá)9km以上，加之受井下復(fù)雜惡劣作業(yè)環(huán)境的綜合影響，供電系統(tǒng)時(shí)常出現(xiàn)漏電故障，需開展針對(duì)性優(yōu)化提升。

2存在問(wèn)題分析

現(xiàn)階段中國(guó)礦井傳統(tǒng)的井下供電系統(tǒng)多為6kV電網(wǎng)，其多采用中性點(diǎn)不接地方式[3-4]，這使得供電系統(tǒng)中各類綜合保護(hù)裝置類型繁復(fù)，加之多數(shù)高壓綜合保護(hù)裝置功能單一且保護(hù)性能較差，不但供電系統(tǒng)運(yùn)行的誤差率較大而且保護(hù)投入的定值波動(dòng)明顯，使得其非常容易受到耦合電磁干擾，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正有效的漏電保護(hù)，特別是其保護(hù)的無(wú)選擇性，時(shí)常導(dǎo)致高壓漏電保護(hù)失效，具體分析如下：a)傳統(tǒng)高壓漏電保護(hù)分析?，F(xiàn)階段礦井常用的漏電保護(hù)系統(tǒng)均有一定的適用性，這使得多數(shù)漏電保護(hù)裝置配置不完善或運(yùn)行方式切換更改難度較大，使得其漏電保護(hù)功能不具備選擇性，容易出現(xiàn)漏電保護(hù)失效的情況。b)傳統(tǒng)高壓漏電保護(hù)局限性分析。井下高壓供電系統(tǒng)在發(fā)生接地故障時(shí)通常伴隨發(fā)生一定的電磁干擾現(xiàn)象，這時(shí)高壓漏電保護(hù)會(huì)檢測(cè)到零序電壓和零序電流，這些數(shù)據(jù)還會(huì)隨著接地類型出現(xiàn)顯著變化，從而造成基于不同漏電保護(hù)原理的裝置在單線路上使用時(shí)會(huì)隨著接地類型的差異出現(xiàn)較大的差異，加之傳統(tǒng)微機(jī)保護(hù)只能采集本支路信號(hào)，不能實(shí)現(xiàn)集中判定，從而使得漏電跳閘現(xiàn)象時(shí)常出現(xiàn)，影響生產(chǎn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。c)高壓漏電縱向保護(hù)時(shí)整定難度較大。由于礦井井下供電傳輸線路距離較長(zhǎng)，線路末端出現(xiàn)接地故障會(huì)引起上下級(jí)之間漏電保護(hù)的全部啟動(dòng)，從而使得上下級(jí)之間整定的實(shí)現(xiàn)無(wú)法確定，保護(hù)投入的整定范圍及時(shí)限均存在缺陷，極易誘發(fā)事故。

3漏電保護(hù)運(yùn)行特征與整定原則

現(xiàn)階段，井下常用的高壓漏電保護(hù)設(shè)備依照作業(yè)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(hù)裝置通常均配設(shè)兩段式保護(hù)方式。兩段式保護(hù)的目的便是達(dá)成系統(tǒng)運(yùn)行的“先預(yù)警后調(diào)整”功能。漏電保護(hù)整定原則為：當(dāng)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(shí)，非故障線路零序電流和接地線路的電容電流會(huì)大小一致，這時(shí)只要能達(dá)成對(duì)零序電流的有效整定，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)故障線路及接地線路的精準(zhǔn)判定，從而快速確定故障區(qū)域，為及時(shí)排除故障提供依據(jù)。

4精準(zhǔn)漏電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)計(jì)分析

現(xiàn)階段，煤礦井下高壓漏電保護(hù)裝置多為零序功率方向型或兩段式零序電流型，在此基礎(chǔ)上提出高壓供電網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)漏電保護(hù)系統(tǒng)。

4.1作業(yè)原理

圖1為異頻信號(hào)電流注入設(shè)備作業(yè)原理示意圖[5-6]。整個(gè)設(shè)備構(gòu)成組件包括地面信號(hào)電流注入裝置和各類高爆開關(guān)綜合保護(hù)裝置。作業(yè)時(shí)在原有漏電保護(hù)基礎(chǔ)上，當(dāng)信號(hào)電流注入裝置監(jiān)測(cè)到單相接地并判定其接地端為A相時(shí)，能自行將信號(hào)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(hào)電流，如圖中虛線①所示。同時(shí)，鑒于A相TV邊處于短接狀態(tài)，因此二次線組中的電流一定會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電流，如虛線②標(biāo)注所示。

4.2選線原理分析

對(duì)于注入的異頻信號(hào)來(lái)說(shuō)，其通常僅僅會(huì)在接地故障線路中流通，而不會(huì)在非接地線路中生成，因此只需對(duì)各個(gè)線路進(jìn)行異頻信號(hào)電流有無(wú)的檢測(cè)，便能實(shí)現(xiàn)對(duì)接地故障線路的快速判定。同時(shí)，當(dāng)電氣設(shè)備連接供電網(wǎng)絡(luò)后，其便會(huì)成為注入信號(hào)的一個(gè)信號(hào)源，這時(shí)作業(yè)人員便能借由對(duì)時(shí)限的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)上下級(jí)漏電保護(hù)的有效配合，進(jìn)而達(dá)成同高壓供電網(wǎng)絡(luò)上下級(jí)漏電保護(hù)的有效配合，繼而達(dá)成對(duì)高壓供電網(wǎng)絡(luò)的全方位保護(hù)。

4.3運(yùn)行性能分析

供電系統(tǒng)線路正好能注入異頻信號(hào)后，其內(nèi)部信號(hào)性能穩(wěn)定且不會(huì)受運(yùn)行方式影響，具有較高準(zhǔn)確性，而且不會(huì)受到電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及消弧線圈的擾動(dòng)，能分散獨(dú)立安裝，使得整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行安全性顯著提升。精準(zhǔn)漏電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，一旦電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地，地面信號(hào)裝置自行通過(guò)接地相注入異頻信號(hào)，同時(shí)分布于井下各處的漏電保護(hù)裝置會(huì)自行檢測(cè)異頻信號(hào)，并借助接地線路和非接地線路達(dá)成對(duì)注入信號(hào)差異性的有效測(cè)定，從而準(zhǔn)確判斷出接地線路，并對(duì)相應(yīng)區(qū)域?qū)嵤┨l，在充分保護(hù)電網(wǎng)運(yùn)行有效性的同時(shí)隔離故障區(qū)域。圖2為異頻信號(hào)注入后有關(guān)信息示意圖。

5結(jié)語(yǔ)

對(duì)于礦井生產(chǎn)而言，井下高壓供電系統(tǒng)是一個(gè)十分龐大且復(fù)雜的配電網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)系統(tǒng)任意區(qū)域出現(xiàn)接地漏電故障，均會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。而傳統(tǒng)的漏電保護(hù)裝置由于進(jìn)線開關(guān)同分線開關(guān)間無(wú)上下級(jí)同屬配合關(guān)系，導(dǎo)致總分開關(guān)無(wú)法達(dá)成有效的保護(hù)配合。因此，礦井管理者必須高度重視相關(guān)問(wèn)題，在生產(chǎn)實(shí)際中積極組織技術(shù)人員開展針對(duì)性分析探究，總結(jié)有效的高壓供電系統(tǒng)漏電保護(hù)技術(shù)，這對(duì)于提升礦井生產(chǎn)作業(yè)效率和安全性具有積極意義。

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作者：侯祥 單位：陽(yáng)煤集團(tuán)股份有限公司二礦