淺談煤礦供電系統(tǒng)繼電保護優(yōu)化方案VIP

1、淺談煤礦供電系統(tǒng)繼電保護優(yōu)化方案optimization scheme of power supply system relay protection of coal mine蘇卬杭 su yin-hang；姜傳成 jiang chuan-cheng；許夫鵬 xu fu-peng(兗礦集團東灘煤礦，濟寧273500)(dongtan coal mine, yankuang group co., ltd., jining 273500, china)摘要：文章在分析兗礦集團東灘煤礦供電系統(tǒng)現狀的基礎上，分析繼電保 護存在的現有問題，并提出有針對性的優(yōu)化方案。優(yōu)化方案在東灘煤礦的使用， 降低了供電

2、系統(tǒng)越級跳閘及供電系統(tǒng)事故擴大的發(fā)牛率。abstract: based on the analysis of present situation of power supply system of dongtan coal mine, yankuang group co.,ltd., this paper analyzes the existing problems of relay protection, then puts forward the optimization scheme. the optimization scheme used in dongtan coal mine,

3、reduces the incidence rate of expansion of power supply system and power supply system of accident trip.關鍵詞：煤礦；供電系統(tǒng)；繼電保護；整定計算；線路保護key words: coal mine； power supply system； relay protect!on； setting calculation； line protection中圖分類號：tm774文獻標識碼:a文章編號：1006-4311(2014) 13-0047-020引言供電系統(tǒng)是煤礦生產的重要環(huán)節(jié)，而繼電保護作

4、為供電系統(tǒng)中的關鍵因素， 在電力安全生產中起著重要的作用。煤炭牛產對供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，尤其對 快速準確切除電網故障的要求極高，保護靈敏性、快速性、選擇性、可靠性的體 現，在很大程度上取決于保護裝置木身的可靠性和保護整定值設定的合理性。結 合兗礦集團東灘煤礦供電系統(tǒng)現狀，對東灘煤礦繼電保護存在的保護不配合、越 級跳閘問題進行分析，并提出了具體的優(yōu)化方案。1東灘煤礦供電系統(tǒng)現狀東灘煤礦供電系統(tǒng)的核心變電所是一個35kv變電所，一次側電壓35kv,二 次電壓6kvo 35kv變電所現有4路高壓供電線路，一是從羅廠區(qū)域變電所以兩冋 lgj-3×240-35架空線路供電，正常吋一

5、路運行，一路熱備用；二是從東灘 電廠1#> 2#聯絡線yjv26-35-l×300-550m經變電所35kv母線并網 發(fā)電。35kv母線為單母線分段供電方式，采用lgj-3×400-35的導線。供電 系統(tǒng)的基本運行方式為：東灘35kvl回線路運行，東灘35rvii線路熱備（或東 灘ii冋線路運行，東灘1冋線路熱備）；1#、2#變壓器互為備用，平時1#、3# 變壓器運行，其中3片變壓器專供主副井絞車，以限制可控硅電源裝置的高次諧 波對其它用電設備的影響，1#變壓器供全礦其它負荷電源。為減少井下短路容量, 35kv線路和各臺變壓器均為分列運行方式。35

6、kv變電所高壓室6kv系統(tǒng)為雙母線系統(tǒng)，井下中央變電所采用6kv供電 系統(tǒng)，由八根cvwav-6000-3×150mm2銅芯交聯聚乙烯絕緣電力電纜自 地面35kv變電所經副井井筒引至井下中央變電所。正常吋采用單母線四段分列 運行，當其中任一冋路停止送電吋，其余冋路能保證原有全部負荷用電。井下共 15個采區(qū)變電所，高防開關采用兗礦東方機電有限公司生產的bgp9l-6g型、 bgp9l-630/6y型高防開關，保護器采用上海山源電子電氣科技有限公司生產的 zbt-11型保護器。2煤礦供電系統(tǒng)存在的問題35kv變電所至中央變電所的8路進線中兩兩并列運行，開關保護只設過 流兩段保護

7、，無法保證可靠選擇性動作。因礦屬各單位維護范圍的不同，造成 井下、地面高壓饋岀柜與后級高壓進線的保護定值不匹配、不配合問題，經常出 現越級跳閘現象。3繼電保護整定優(yōu)化方案3.1整定原則的優(yōu)化 為了使整個供電網絡配合得當，避免越級跳閘，結合 東灘煤礦實際情況，基于上述原則，整個6kv供電系統(tǒng)網絡中通過設定過流加延 吋做為主保護（中央變電所進線柜除外），延時級差為0.15s,無延吋速斷作為輔 助保護進行配合。3.1.1瞬吋速斷保護的優(yōu)化35kv變電所饋出線路、中央變電所饋出線路, 設置為三段式保護，瞬時速斷動作電流按躲過下井線路末端最人三相短路電流來 整定，在最小運行方式下發(fā)生兩相短路時，至少具有

8、線路全長約15%的保護范 圍，線路的全長由限時速斷保護。中央變電所和采區(qū)變電所的岀線開關，瞬時速 斷按躲過線路末端最大三相短路電流的整定原則整定。雖然在最小運行方式下線 路末端兩相短路時保護區(qū)很短，但在具有短延時且靈敏度較高的ii段限時速斷保 護配合下，可以在較短吋間內就切除故障，因此不需要i段有很高的靈敏度。中 央變電所的進線開關，考慮到井筒電纜的安全性，犧牲選擇性，設瞬吋速斷。采 區(qū)變電所的進線開關，考慮到優(yōu)先保證保護的選擇性，不設瞬吋速斷，采用定時 限過流。整定原則：按最大運行方式下線路末端三相短路整定。3.2整體配合的優(yōu)化 根據前面分析，考慮到煤礦供電系統(tǒng)的特點，以及井 下電纜網絡發(fā)生

9、短路故障的幾率遠高于地面6kv架空線路等因素，總體的線路保 護系統(tǒng)優(yōu)化方案，既要限制井下發(fā)生短路時大電流對上級變電所主變壓器的沖擊, 又要兼顧井上、井下保護動作值的配合，還要考慮全線電壓損失和保護系統(tǒng)的可 靠性，選擇性等要求。采區(qū)變電所出線保護保持原有兩段式保護不變，i段的動 作電流突破常規(guī)方法按保躲過后級變壓器（組）二次側最大三相短路電流或后級 最大起動電流處理，同時應躲過定時過流的動作電流；ii段延時改為0.15so有 利于快速切除故障，并能在時限上更好的與上級及下一級保護配合。中央變出線開關設置瞬時速斷和具有短時限的限時速斷和定時過流三段式 保護，采區(qū)變電所進線與出線定吋限過流保護時限配

10、合，動作吋限整定為0.3s, 每段母線的進線和出線的ii段保護時限級差為0.15so由于從中央變電所到采區(qū) 變電所線路上沒有負荷，在特殊情況下同一條線路的出線和進線可以整定為同一 吋限。例如中央變電所區(qū)域變屯所采一變電所線路，由于級數較多， 為了保證時限上的配合，只能采用上一級的饋出開關定吋限過流吋限與下一級進 線開關定時限過流時限整定為同一時限。在地面6kv出線開關上（除帶井下8路 進線的8臺出線開關）設置三段式電流保護，定時過流時限與變壓器過流保護配 合，整定為0.6s；本級限吋速斷整定為0.15s,動作電流應保護饋出線路的全長。4實例分析自從優(yōu)化后的整定值投運以來，未出現過越級跳閘、誤動

11、作現象，現列舉最 近一起后級短路事故：十四采二變電所8#高防開關帶143下05東軌順、14采上部消火道、146-2# 提。20口年7月11日19:30左右8#高防開關速斷跳閘，故障顯示為短路，速斷 值為3000ao示例供電圖見圖1。中央變電所33#柜（帶十四采二變11#）整定 值為40a/18a/0.15s/10a/0.45s, ct為600/5；十四采二變電所11#高防（帶十四 采二變電所8#高防）整定值為15a/0.3s,ct為400/5； 8#高防開關整定值為 16a/7a/0.15s, ct為300a。經排查后得知，后級變壓器一次側短路，這與速斷 值3000a是吻合的。8#速斷整定值是

12、通過躲過后級變壓器二次側最大短路電流 得到，故變壓器一次短路達到了速斷動作值，8#高防開關速斷跳閘，11#高防開 關由于0.3s秒的延吋躲過了跳閘，并顯示告警信號。短路電流數值雖然達到中 央變電所高壓開關柜反時限速斷設定值,但由于0.15s的延吋，也躲過了動作值。 由此可以看岀，在運整定值還是較好的解決了越級跳閘問題。5未來優(yōu)化方向根據東灘煤礦現有供電系統(tǒng)的特點，受其制約，只有中央變電所、采區(qū)變 電所及后級負荷能夠通過延吋級差實現上級與下級的較好配合。但由于井筒電纜 的特殊性以及35kv、部分6kv饋出線路較短，從系統(tǒng)安全穩(wěn)定方面考慮，無法 通過拉級差進行較好的配合；特別是井筒電纜，為既能實現

13、保護配合，又能對井 筒電纜進行全長保護，考慮加縱差保護；又因井筒電纜為雙冋路并列運行，考慮 同時加橫差保護，來解決縱差保護“死區(qū)”。由于較大短路電流對電網的沖擊， 造成電網電壓瞬間降低，可能引起部分開關失壓跳閘，考慮除高防開關失壓增加 0.5s延吋外，并將低防開關失壓動作值盡量調低，避免因短路沖擊造成的部分低 壓開關掉電。中央變電所反時限速斷保護整定值在能保護到全程電纜并滿足靈 敏度系數的情況下，盡量放大，以防止因部分開關在跳閘機構不是很靈活的情況 0.15s的延吋無法躲過下一級發(fā)生的短路電流。整定要靈活。對于線路配合要 求不太高，越級跳閘影響范圍很小的情況下，考慮以線路安全可靠為主。在運 配合整定值以后要動態(tài)校驗，發(fā)現存在不合理的地方進行適當修改。6結語本文以東灘煤礦供電系統(tǒng)為例，針對存在的越級跳閘和時限配合效果差的問 題，提出了有針對性的優(yōu)化配