篡鬻援糍 煤矿井下继电保护系统的研究 张太浩 涮匕能源职业技术学院河北唐山Ｉ摘要ｌ本文介绍了煤矿井下继电保护的基本任务与要求，通过对钱 家营矿井下三采区变电所变压器短路电流的计算、继电保护的整定，针对性 的提出了煤矿井下采区变电所开关继电保护的方法。 ０６３０００ 三呆变电所 【关键词ｌ变压器；短路电流；继电保护 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｔａｓｋｓ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ Ｔｈｉｒｄ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ Ｑｉａ ｌａｙｉｎｇ ｍｉｎｅ ｕｎｄｅｒ ｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓＩｏｒｍｅｒ，ｒｅｌａｙ ｔｕｎｉｎｇ，ｔａｒｇｅｔｅｄ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｒｅｌａｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ，ｓｈｏｒｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｃｕｒｒｅｎｔ，ｒｅｌａｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ １、前言 随着科技的发展，煤矿设备自动化程度的不断提高，煤矿生产中对 供电安全的要求越来越高，各煤矿企业对继电保护整定工作日益重视， ＫＢＳＧ－－６３０ ＫＢＳＧ－５００ 越发认识到制定一套适合于煤矿生产实际情况的继电保护整定方法的 必要性与重要性。 煤矿井下和一般的１ＯｋＶ配电网有很大的区别，井下的电网以单端 辐射状供电为主，高压短线路较多，负荷与供电结构需要经常地变动， 同时煤矿生产的工作条件具有特殊性，其主要负荷集中在井下，井下空 气湿度大，瓦斯积聚、属于易燃易爆场所。发生短路故障时可能造成主 通风停止运转，井下有害气体的大量聚集，矿井主排水设备停止运转， 在涌水量大的矿井中会造成淹井事故。所以煤矿企业的供电和电气设备 与普通电力用户相比有其特殊地方，为保证矿井安全生产，就必须采取 措施，确保矿井中主要机电设备供电的不中断，因此对继电保护有更高 的要求。 ６１１．２ ６／１．２ １３９栅（１）短路电流的计算 Ｘｍｍ＝１．５４６２ １３９７灌子 ①系统最大运行方式阻抗：Ｘｍａｘ：０．７３４９。最小运行方式阻抗 基准容量：Ｓｂ＝１０００ＭＶＡ，基准电压Ｕ ｂ＝６．３ｋＶ，基准电流Ｉ ＝ ９１．６４ｋＡ 主变容量：Ｓ ＝２００００ＫＶＡ，主变短路组抗百分比：Ｕ ％＝ｌ０．５３％ 主变电抗：Ｘｂ＝（Ｕｄ％ＸＳｂ）／ｓ ＝５．２６５ ２ 煤矿继电保护的基本任务与基本要求 （１）基本任务 通过继电保护装置对供电系统的运行情况进行实时的掌握，一旦 ｌｌ０ＫＶ变电站至三采变电所１５＃高爆处高压电缆阻抗标幺值： ＭＹＪＶ４２ ２４０ｍｍ （６００米）＋ＭＹＪＶ２２ ２４０ｒａｍ （３６００米）＝４２００米 Ｚ１＝Ｒ｝＋Ｊｘ｝＝（Ｓｂ ｘＬ）／（Ｕｂ２ Ｙ×ｓ）＋ｊ（ｓｂ×ｘｂ ｘＬ）／Ｕｂ ＝＝０．４７５３８Ｌ／Ｓ＋ｊ２．０１５６２Ｌ （铜芯２０＂Ｃ） ８．３１９２＋ｊ８．４６５６ 出现电力系统运行故障或者是其它的异常的情况。通过继电保护装置 式中Ｌ一一电缆长度ｍ。Ｓ一一电缆截面积ｍｍ 。Ｘ 一～电 对发生故障的电路元件附近的电路进行跳闸，将电路切断，来实现对其 缆平均单位电抗（３ １ＯＫＶ，Ｏ．０８Ｑ／ＫＭ）。ｖ一一电导率（２０￣Ｃ：铜： 它电路的保护，合理的继电保护整定能有效的预防越级跳闸，缩小事故 ｖ＝５３ ｍ／ｆ￣＊ｍｍ ） 影响范围。同时当电力系统出现异常时，能够及时的发出告警信号，使工 三采变电所１５＃高爆至１３９７干变高压电缆阻抗标幺值： 作人员迅速的采取应对措施，能够有效的防止异常情况扩展成为严重 ＭＶＶ３２ ３５ａｍ （ｒ９５０米） 的故障，确保供电系统在最短的时间内恢复工作的稳定性，减少异常情 Ｚ２＝１２．９０３２＋ｊ１．９１４８ 况对供电系统的影响。 （２）基本要求 １３９７干变为：ＫＢＳＧ－５００ＫＶＡ，Ｕ ＝４．０１％ ①动作的可靠性。要求保护装置处于良好状态，随时准备动作。保 护装置的误动作是造成正常情况下停电、事故情况下扩大事故的直接根 源，因此必须避免，即不误动、不拒动。 Ｚ３＝Ｘｂ＝（Ｕｄ％×Ｓｂ）／Ｓ ＝８０．２ ②三采变电所１５＃高爆进线侧短路 最大运行方式：Ｉｌ ｋ ｌｌｋ２．ｍａｘ＝Ｏ．８６６ ＩＩＲ３ Ｉｂ／（Ｘ ＋Ｘ ｂ＋Ｚ１）＝５．４９０７ｋＡ， ＝４．７５４９ ｋＡ ②动作的选择性。选择性是指当电力系统发生故障时，继电保护装 最小运行方式：Ｉｌ ＝Ｉｂ／（Ｘ ｉ ＋ｘｂ＋ｚ１）＝５．２６８２ｋＡ， 置应该有选择性地切除故障部分，让非故障部分继续运行，使停电范围 ｌｌｋ２．ｍｉｎ＝０．８６６ Ｉｌｋ３ ｍｍ：４．５６２２ｋＡ 尽量缩小。首先由故障线路或元件本身的保护切除故障，当保护或开关 ③１３９７溜子干变低压侧短路 拒动时，才允许相邻保护动作。 最大运行方式：Ｉ２ｋ３，ｍａｘ＝Ｉｂ／（Ｘ 。 ＋ｘｂ＋ｚｌ＋Ｚ２＋ｚ３）：０．９２６８ ｋＡ， ③动作的灵敏性。反映保护装置的灵敏程度叫灵敏性，习惯上常叫 Ｉ２ｋ２．ｍａｘ＝０．８６６ Ｉ２ｋ３ 。 ＝０．８０２６ ｋＡ 灵敏度。 ④动作的速动性。短路故障引起电流的增大、电压的降低，要求保 最小运行方式：Ｉ２ｋ３－ｍｉｎ：Ｉ （ｘ…＋Ｘｂ＋ｚｌ＋ｚ２＋ｚ３）＝０．９１９４ ｋＡ， ＩＺｋ２ｍｉｎ＝０．８６６ Ｉ２ｋ］ ｉ ＝０．７９６２ ｋＡ ．护装置能够快速地断开故障，有利于减轻设备的损坏程度，为负荷创造 （２）单代１ ３９７溜子（５００ＫＶＡ变压器）保护整定 尽快恢复的条件。 电流速断保护：Ｉ。ｐ ｋ＝Ｋ ｌ Ｋ】 Ｉ ２ ｋ ３ ／ ３ 变压器继电保护的整定 ｎＴＡ＝ｌＪ３×ｌ×Ｏ．９２６８／６０＝２０．０８Ａ，取２０Ａ 现以三采变电所１５＃高爆所带变压器为例计算（如下图），首先计 灵敏系数校验：Ｋ ＝Ｉ，ｋ２．ｍｉｎ／Ｉ。。＝３．８＞２，校验合格 算远点变压器（１３９７溜子）继电保护。 （＞．＞下转第１ ６８页） １６６ ： 工键菠术 张拉控制采用“双控法”，整个箱梁浇筑完毕，待砼强度达到 （＞＞＿上接第１６６页） 设计强度的８５％以上，同时养护１０天后，经监理认可，两端分批张 过电流保护：Ｉ。。ｋ＝Ｋ ｌ Ｋ Ｋ ｈ Ｉ ｌ Ｔ／ 拉预应力钢绞线。张拉顺序严格按设计预应力钢束布置图，同排 ｎＴＡ＝１．３×１Ｘ１．３ｘ４８．２／６０＝１．３６Ａ，取１．３Ａ 的钢绞束同时张拉，张拉时两端同时进行。每束钢束张拉程序为： 灵敏系数校验：Ｋ。。 ＝Ｉ …／Ｉ。。＝１０．２＞１．５，校验合格，时间取０．５ Ｏ—ｌＯ％６ ｃｏｎ￣ｌＯ０％６ ｃｏｎ（持荷５分钟）一回油锚固。 秒 张拉过程中如有滑丝、断丝、伸长量不够的情况发生，则需分析原 反时限过流：Ｉ。 －Ｋｊ Ｉｌ ／ｎＴ ＝０－８Ａ，时间系数：０．３（２倍额定电 因并处理后重新张拉。 流时３秒动作） 一 ． 锚具外（锚具外留３－５ｃｍ）多余的钢绞线采用砂轮切割机切除，绝 取一般反时限： ｔｐ 对不准电、气焊焊烧割。 （３）存在的问题： 全部预应力钢筋张拉完成后２４／Ｊ，时内进行孔道压浆，孔道压浆顺 由于井下供电的特殊性，很多变电所一台开关代２～３台变压器，而 序是先下后上一次压完，孔道压浆后，应立即将梁端水泥浆冲洗干净， 变压器的保护定值的整定将存在困难。 同时清除支承垫板、锚具及端面砼的污物，并将端面凿毛，设置端部钢 如本例中当选择保护远点５００ＫＶＡ变压器时，６３０ＫＶＡ近点变压器 筋网，立模浇注砼封端完成。 将存在速断值过小，开关误动作情况。而且开关反时限过流保护中的 （９）支架卸落 Ｉｌｃｃ如果选择两台变压器额定电流之和，将导致单台变压器过载时开关 当梁体混凝土强度达到设计强度９０％以上且张拉压浆完毕，并得 无法保护，变压器长期过负荷绝缘损坏，最终烧毁变压器。 到监理指示后，方可进行支架卸落。卸架顺序：台、墩处一ｌ／４跨径处一 根据井下长期继电保护的经验对开关继电保护做如下调整将满足 跨中，各次卸落之间应有一定的时间间歇，间歇时须将松动的木楔打 现场保护需要。 紧，使粱体落实。卸架时尤其要注意施工作业的安全。 ①精确核准变压器所带负荷，计算低压负荷容量，分析电机启动特 ’ 结语 性。实际井下变压器一般负载率都低于７０％，采掘工作面负荷电机容量 通过现浇箱梁的施工，有以下几点在以后的施工中值得借鉴。（１） 一般２５ＯＫｗ以—Ｆａ对速断值可以降低，尽量满足远点小容量变压器保护 用混凝土条代替混凝土整体基础，节约了材料，减少了成本；（２）碗扣 要求。 件代替钢管扣件提高了满堂支架的整体性，提高了效率，缩短了工期； ②反时限过流保护可以投报警、跳闸，报警值以保护小容量变压 （３）木胶板代替钢模板，节约了成本，提高了混凝土外观质量。 器，跳闸值必须躲开单台大电机启动电流。 ③三采变电所ｌ５高爆整定值如下： 参考文献 速断取７ ０ ０ Ａ（参考变压器低压侧两相短路电流）， 【１】公路桥涵施工技术规范（ＪＴＧ／Ｔ Ｆ５０－－２０１ １） Ｉ—ｋ＝７００／６０＝１１．６７Ａ，取１１Ａ 【２】连霍高速（Ｇ５０）瓜星高速公路两阶段施－Ｔ－￣Ｂ 限时速断取１．３Ａ，０．５Ｓ 反时限报警取０．８Ａ，时间系数０．３ 反时限跳闸取１．９Ａ，时间常数０．３ 实际运行中若电机经常过载，可以对反时限定值进行调整，确保不 误动作。 ４、结论 钱家营矿井下开关自改造３年来，井下高爆开关已全部实现微机智 能保护，供电系统远程自动化，这些给继电保护工作创造了很多有利条 件。但由于井下供电系统的特殊性，线路短，单条线路上有多级配电室， 井下负荷变化频繁，继电保护工作仍有困难。如果做到预防越级跳闸， 开关动作可靠，必须对井下电缆、开关、变压器、低压负荷、负荷启动特 性等有非常详细的记录与分析，继电保护必须随着负荷的变化及时更 新，充分的总结各种故障经验，确保供电系统的安全。 （＞．＞上接第１６５页） ３、结论 考虑桩基弹性约束，对墩底固结而言，相当于增大了连续刚构墩柔 度，能够更好地适应由徐变、预应力、温度变化和混凝土收缩引起的结 构位移，从而降低了由其引起的结构内力。通过两种情况对比发现： （１）主梁弯矩内力在体系温度作用下改变最明显，同时产生的跨中 挠度也较为明显；，主梁弯矩内力在体系温度作用下改变最大。 （２）在预应力、混凝土收缩徐变作用下产生的主墩内力较大，而由 活载和恒载产生的结构内力不大。 （３）对预应力混凝土连续刚构桥设计可采用一种优化设计方法， 即通过调节刚构墩的刚度来调节结构内力，使之达到最优效果。 参考文献 参考文献 【１】陈根永．电力系统继电保护整定计算原理与算例［Ｍ】．第一版，２０１０（９）． ［】】周军生，搂庄鸿．大跨径颓应力混凝土连续刚构桥的现状和发展趋 【２】任元会．工业与民用配电设计手册【Ｍ】．第三版，２００５００）． 势［Ｊ】冲国公路学报，２０００，１１５（１１）：５１－－５７ 【５】李金英．继电保护 ．第一版，２ＯＯ８０）． 【２】项海帆．高等桥梁结构理论【Ｍ】．北京：人民交通出版社，２００１ ［４】张保会．电力系统继电保护［Ｍ１．第二版，２０１Ｏ（ ）． 【５】徐君兰．大跨度桥梁施工控制［Ｍ】．北京：人民交通出版社，２０００ 【５Ｊ贺家李．电力系统继电保护原理［ＭＪ．第四版，２０１０（８）． ［４】公路桥涵设计通用规范ＪＴＧＤ６Ｏ一２Ｏ０４【Ｍ】．北京：人民交通出版 作者简介 社，２００４ 张太浩（１９８０年一），男，湖北省随州市，河北能源职业技术学院培训 【５】王文涛．刚构一连续组合梁桥【Ｍ】．北京：人民交通出版社，１９９７ 部，工程师，研究方向：电气工程。 １６８ ｉ ，．． ． ，—～—． ．．—— ， ——，．一—．一，．—．—，，， ． 一一一～一 ～．
