煤矿供电系统继电保护装置优化

煤矿供电系统继电保护装置优化

刘田雨

国家能源集团神东锦界煤矿 陕西榆林719100

摘要：继电保护装置是当前供电系统中一项常用的自动化装置,会有效防控安全事故产生,对维持电力系统有条不紊地运行具有重大意义。煤矿供电系统具体运行阶段,极易出现用电故障和问题,供电系统继电保护装置的出现,便可全面维系整个系统有序、照常运行,当电力系统出现漏电状况和短路故障时,继电保护系统便可有效切断故障线路,防止事故蔓延,维护用电安全。

关键词：煤矿；供电系统；继电保护技术

前言

近年来，我国煤炭行业取得了较快的发展，随着自动化水平的不断提高，对矿井供电质量的要求也不断提高，特别是矿井供电的可靠性问题直接危及矿井生产安全。继电保护装置作为井下供电系统重要组成部分，对供电系统运行的安全性和可靠性具有非常重要的影响，因此必须要做好矿井供电系统继电保护管理工作。

1煤矿供电系统继电保护概况

近些年来，随着煤矿企业不断的发展，先进设备和技术已经被广泛应用在煤矿生产中。而这些设备和技术的应用对供电系统的需求较大，这就在一定程度上加大了供电系统负担，使得煤矿供电系统短路故障越来越多。变压器和电机等大型机电设备使用过程中，受其层间、匝间影响而出现相应短路故障。一旦出现短路故障，就会使整个供电系统局部电网出现电压下降问题，这种情况下如有强大电流通过电气设备，电气设备就会产生一定热量，最终使电机设备发热或过载，从而损坏电机设备甚至使电机设备报废。而如果电机设备此时不能正常运行，电相就会出现中断、过负荷、中性点不接地等一系列问题，严重时会出现单相接地。虽然这些现象相较于故障破坏程度要轻，但如果不及时解决不稳定现象，长此以往负荷就会使绝缘老化，引起相断线故障甚至使电机过负荷。

2供电系统对继电保护装置的基本要求

在煤矿供电系统中，其对继电保护装置的基本要求主要体现在以下几个方面的内容：一是要求其具有选择性。就是在供电系统发生故障时，需要选择性地将发生故障的元件和部位进行切除，并确保非故障部位的正常运行。二是要求其具有速动性特点。就是在供电系统发生故障之后能够进行故障部位的快速切除，以减少系统故障造成的危害，通常需要采用速动保护装置的设置来减少继电器的动作时间和断路器的跳闸时间来进行速动性的保证。三是要求其具有灵敏性的特点。就是要求其对其保护范围内发生的故障或不正常的运行状态具有较强的反应能力，且规定其灵敏系统不应小于1.5～2。四是要求其具有可靠性的特点。就是要求其在系统发生故障时应该可靠动作，不应出现误动和拒动的现象。

3煤矿供电系统中继电保护技术

3.1漏电保护

在供电系统中的电气设备或用电设备发生漏电问题容易对设备和人员造成危害，对其进行保护的装置通常为漏电保护器，其具有较多的种类和规则，并具有不同的内部结构、功能和用途，在供电系统的继电保护方面主要采用的是漏电保护继电器，其具有对漏电流进行检测和判断的功能，由零序互感器、脱扣器和输出信号的辅助节点组成，在继电保护系统中主要是与自动开关进行配合使用，作为低压电网的总保护或主干路的漏电、接地或绝缘监视保护。

3.2接地保护

煤矿供电系统中的接地保护主要有工作接地、保护接地、防雷接地和防静电接地等多种类型，是煤矿井下供电系统的三大保护形式之一，其主要作用就是减小漏电所造成危害，避免出现人员触电的问题。其保护原理就是将井下的接地保护连接起来组成接地网，这样就可以在出现触电问题时可以将触电电流降至最低，并控制在对人体安全的范围之内，有效确保人身安全。此外，当带电导体发生漏电问题时，漏电电流也会经过接地网流到地下，并大大减少带电导体的壳与地面产生的火花，降低煤矿井下出现瓦斯爆炸以及煤尘爆炸的概率。

3.3电流保护

煤矿供电系统中的电流保护通常分为三段，分别为电流速断保护、限时电流速断、过电流保护。一是对于电流速断保护来说，对其的设置要求是能够多开本段末端最大短路电流整定，即在短路电流超出上述整定值时，相应的电流保护发生动作，导致保护装置断路器发生跳闸，此种保护方式没有时限，不能对线路全长起到保护作用。在采用此种保护技术时，对于具有较大短路电流的首端短路，通常规定在额定电流的5倍以上就要进行速断保护，而对于线路较长也具有一定阻抗的末端线路短路，则规定短路电流为额定电流的3～5倍时，在延迟2s之后采取跳闸保护动作，并对由于大风、雷电等原因造成的假故障进行区分。二是对于限时电流速断保护来说，其主要是对整个线路进行保护，即当下一条线路的出口位置出现短路时，就会启动延时电流速度按保护装置，但是此种保护装置具有一定的选择性，可以根据保护情况进行时间的设定。为了可以有效减少时间的使用，可以对其动作范围进行有效的缩减，防止其进入到另一个线路的速断保护范围之中。这个时段依然存在线路故障，同时也会受到故障电流的影响，因此，装置会长期处于保护状态。三是对于过电流保护来说，主要包括短路保护和过载保护两种，属于对限时电流速断保护的补充，这是由于其在进行故障切除时具有较长的反应时间。所以在对煤矿供电系统进行电流保护的选择时，应根据情况选择最为科学和合理的主保护以及后备保护方式。

4煤矿供电系统保护装置

继电保护装置是一种能够响应系统的失效和非正常情况，能够在断路器脱开或发送指令的定时操作的自动设备。熔断器、继电器、接触器等均能作为安全保护设备，但随着煤矿中的正常工作和短路电流的增加，熔断器已经无法满足选择和快速反应的需要，其中继电器和接触器是最常用的安全措施。继电器的种类很多，它的基本结构有如下部分。

4.1现场输入设备

将现场的讯号输入到继电保护设备中，通常要进行一些预处理，例如采用光电子绝缘技术来消除干扰；电平变换器可以容易地将低的信号转变成较大的信号；低通波除高频和脉动等特性，实现了对各个现场的物理量的高效检测。

4.2计量设备

该方法通过与已经指定的设置或自动实时产生的准则进度进行比较，根据类比的结果，得出“是”或者“非”、属性“0”或者“1”的规则信号集，从而判断是否起动了保护。

4.3规律推理设备

该方法根据各个区域输出的大小、性质、规律状态、输出挨次等的数据，按照积极规律关系进行组合运算，最终决定该开关是不是该跳闸，还是该发信号，并把相关的指令发送到该区域。通常使用的规则有“与”，“或”，“非”，“延时”，“记忆”等。

4.4执行设备

该设备根据规律推导出部分输出的信号，并执行保护设备的最后一项工作，其功能包括：隔离、连接、电平转换、出口跳闸的驱动、现场设备的状态等，从而保证了继电保护设备的可靠工作：当电器和电源设备出现故障时跳闸。

结论

要做好煤矿井下的电力安全，电力设备和电力系统的保护是基础，各煤矿必须配备专门的技术人员，对煤矿的电气安全进行细致的管理。健全责任制度，强化煤矿电气设备的专业化管理，配备防爆组、电气治理组、电缆组、电器组四个专业组人员，对每个专业组的人员进行培训和考核，真正发挥好电气管理的作用，保证煤矿安全稳定生产。

参考文献

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[2]仇少雄. 矿井供电系统线路保护装置的设计与分析[J]. 机械管理开发,2020,35(10):51-53.

[3]刘云庭. 煤矿供电系统防越级跳闸保护装置的设计[J]. 机械工程与自动化,2020,(03):211-212+215.