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1、刍议煤矿井下高压供电保护整定分析及应用摘 要：随着我们国家电子技术的飞速发展，供电系统中的继电保护装置 不断更新，煤矿井下继电保护装置目前存在许多不良之处。煤矿井下高压供电保 护整定计算方法存在着一些问题，因此，对煤矿井下高压电源保护整定计算方法 的研究具有重要意义。结合相关煤炭企业的实际经验，本文从保护理论出发，分 析了井下高压供电保护整定分析的一些方法，并对煤矿供电网继电保护的优化问 题进行了探讨。关键词：煤矿井下；高压供电；保护整定1高压供电保护概述1.1矿井高压供电系统高压供电是指通过高压输配电装置向用户安全、可靠、连续、合格地供电。 在煤矿井下作业中，高压供电系统是保证各种地下设备和
2、系统正常运行的关键。 煤矿行业是高风险行业，安全是煤矿生产工作的首要任务。井下高压供电系统的 保护是煤矿安全的重要组成部分，对矿井各安全生产子系统的正常运行起着非常 重要的作用。主要高压供电设备由隔离高压线柜、高压线柜、测量柜、变压器柜、 母线柜、连接隔离柜、联络柜、互投柜、PT （电压互感器）柜、中央屏信号、直 流电流互感器设备、避雷设施（防雷器件）、接地闸刀、高压母线、继电保护装 置以及变压器保护装置等等；变电设备主要由不同电压等级、不同容量的电力变 压器组成。1.2高压供电保护功能高压供电系统采用多种保护功能，保证了矿井高压供电系统的安全可靠运行。高压电源的保护功能主要包括以下几类:短路
3、保护：主要有三相三级电流保护（分段速断、限时速断、过流反时限）， 包括低压闭锁功能。限时保护：当变压器、电动机或其他负载在供电系统中发生不间断过载时， 将运行时间累计为过载功率，以实现对过流的限时保护。有三种类型的时间限制: 一般时间限制、非常时间限制和极端时间限制。漏电保护：零序电压闭锁方向漏电保护。电缆绝缘监测和保护：用于高压开关电源负载侧的电缆绝缘监测和保护。低压保护：当电网输入电压不足时，进行保护动作。过电压保护：当电网输入电压过高时，进行保护动作。低频保护：当网络电缆的输入频率过低时，进行保护动作。相间不平衡保护：失配和不平衡保护。根据调整后的启动电流和系统不平衡， 当超过限制时进行
4、调整。非电保护：根据输入气体的阻塞状态，风电触点的阻塞状态，保护动作开始。故障模拟实验功能：通过模拟漏电、短路等故障的实验，监测保护器动作的 可靠性。2单台干式变压器防爆开关保护整定计算煤矿井下供电系统中，为变压器供电的防爆开关柜或高压柜应具有过流、短 路、接地和低压保护。图1为地下配电示意图，T1为干式变压器，无高压开关， 需单独安装防爆高压开关D1。同时，表D1对过载保护产生的高压短路所需的瞬 变时间及保护时限III.F E变电所或1ULV）履压动力1虱祈引人屯W扁密图1煤矿井下带单台干式变压器供电2.1瞬时短路保护I段整定计算（保护到变压器二次侧）针对不同的保护装置，对整定过程中产生的短
5、路也给出了不同的计算方法。对于电磁保护装置，计算公式为:式中：1关为I段的瞬时短路电流值，A； Kb为两侧变压器变比；KX为变压器 负荷实际使用系数，一般取0.51； Ieq为几台电机的额定启动电流，A；Ie为其余电机的额定电流之和，A。对于微机或电子式综合保护器计算公式为:根据变压器二次侧在最小运行模式下发生两相短路时流过一次侧的短路电流值，检查保护装置的灵敏度系数。公式计算如下:式中I兀.是在变压器二次侧以最小运行模式进行两相短路时流过一次侧 2k.min的电流值。煤矿一般用最小运行方式下变压器二次侧两相短路时流过一次侧的短路电流 值由不小于1.5的灵敏系数进行逆向计算I段保护整定值。这种
6、整定方法能确保 变压器二次侧发生最小两相短路故障时能可靠动作，又能满足煤矿井下供电的 三大保护细则的规定，同时克服了用最大负荷电流计算定值偏小和不够准确等 缺点。2.2带时限的过载保护III段整定计算动作时限根据逃离变压器二次侧1个最大装置或1组的最大启动时间进行调 整。对于微型计算机或综合电子高压保护器，短路保护和过载保护倍数根据电流 互感器二次额定电流值的倍数计算。计算公式如下：式中：%.配为短路电流保护倍数；nm.zd为过载电流保护倍数；Inop为I段 时限过载保护电流，A； Ike为高压配电装置的额定电流，A； I1N为变压器一次侧 的额定电流，A。而大多数矿井多个开关的短路保护原理是
7、电流高压过载，多重计算公式：3带单台移动变电站高压防爆开关整定计算与干式变压器不同，移动变电站拥有集成高压防爆开关，并配置1段和iii 段保护，以计算和干式变压器相同的爆炸高压开关D1。而与移动变电站配套的高 压防爆开关D2 一般只需要设I段和II段保护，如图2所示。图2煤矿井下带单台移动变电站供电采区登电所T作:面伍荷一作而配电点_069-1.14 IcV3.1瞬时电流速断保护I段整定计算原则是防止二级T2移动变电站在三相电路运行短路电流值计算时逃避建立最大运行模式，其动作时间限制为ti =0 s，公式如下：式中侦3）2k.ma x它是在最大运行模式下变压器二次侧三相短路期间流经一次侧 的短
8、路电流A。根据移动变电站一次侧的最小两相短路电流检查保护装置的灵敏度系数。计 算公式如下：式中：氐皿为瞬时电流速断保护的可靠系数，一般取1.21.3； I1k.min为 最小运行方式下变压器组一次侧最小两相短路电流，A。3.2限时电流速断保护II段整定计算D2中的防爆开关（图2）移动变电站保护所对T2高压断路器的整体要求在 整个保护期间产生110%-120%倍的保护值，矿井下推荐值为2.1倍。微机或集 成式电子高压保护器的动作时限大于其动作时限，其动作时限应t=0.30.5s。4带多台移动变电站高压防爆开关整定计算在多个地点工作时，经常使用多个移动变电站。以4座移动变电站为例，包括图3T3-T
9、6中与移动变电站高压断路器的集成、其保护段的建立和III级保护， 整个方法为每个断路器与D1高压除尘变压器相结合。而高压电开关D3的暂态整 定一般需要设置断速保护和限速电速保护两段，有时也需要设置I段保护。配也作面配电山士采区变电听E作面 配也点图3煤矿井下带多台移动变电站供电-J4kV-1.14 kV0.6L14kVTT作面负荷0 61T14TTT1：作面负荷1 H一作面负荷JTT .作面员荷阪电点4.1瞬时电流速断保护I段整定计算在按上述方法操作时，分别计算出T1、T2、T3、丁4第二变压器在三相短路 时流过的侧边短路电流，短路电流为最大值，在整个最大保护过程中产生的短路 电流为一个值，使
10、其他变压器避开整个侧边额定电流总和从而与变压器一次侧额 定电流进行整定，动作时限tl = 0s，计算公式如下：=入对皿+为布(io)式中2I1e.为其余变压器一次侧额定电流之和，A。根据系统最小运行方式下变压器组一次侧两相短路电流的最小值，确定保护 装置的灵敏度系数。检验公式相同(9)。4.2限时电流速断保护II段整定计算区间保护整定值ii高压防爆开关D3的保护整定值按分段保护整定值整定i 四个移动变电站中集成的高压防爆开关。取i微机或电子式高压综合保护器4 节一体化高压防爆开关，操作时限为其一倍t=0.30.5 s。对于微机或电子式高压综合保护器，短路保护和过载保护倍数可根据电流互感器二次额
11、定电流值(5A)的倍数计算。公式(5)和(7)可用于计算。结语综上所述，煤矿井下高压供电系统的安全可靠运行是整个矿井安全生产的根 本保证，而矿井供电系统的三大保护是矿井供电系统安全可靠运行的根本保证。 目前煤矿井下高压电源保护整定计算方法存在一些问题，有待进一步规范和优化。 在过流保护故障中，短路、过载、异相的保护方式分别为零时限电流保护、反时 限电流保护和三相电流不平衡保护。高压电源保护装置设置不同的额定电流和不 同的保护输出动作延时时间。这保证了高压供电系统在发生过流故障时能够做出 最正确的判断和保护动作，从而确保高压供电系统的安全可靠运行。参考文献1王飞，谢进.浅析矿井高压供电系统过流保护原理J.内蒙古煤炭经 济，2021(06):57-58.2 卢会凯.井下高压电网继电保护及防越级跳闸技术研究J.煤，2016,25(05):58-60.3 吴冬俭，刘辉.继电保护整定在某煤矿井下10kV高压供电系统中的应用 J.科技创新与应用，2016(10):162.4 方万坡.煤矿井下6KV高压供电系统漏电保护整定探讨C/.第22届全 国煤矿自动化与信息化学术会议暨第4届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文 集.，2012:359-363.
