煤矿井下电网越级跳闸的原因分析和探讨
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作者：栾永春,刘建伟（永城煤电集团车集煤矿,河南郑州 450016）
摘要:文章介绍了目前煤矿井下供电系统的现状,针对井下短路故障时越级跳闸和漏电故障时非选择性误跳闸的原因进行了详细分析,并给出了解决方法:对于短路故障时越级跳闸提出了一种将井下高压防爆开关的智能综合保护器的采样、处理、输出等冗余环节作为后备保护,加以直接的电流速断保护的改造方案;对于漏电故障时非选择性误跳闸提出了一种对总馈电开关和分支馈电开关分别采用不同保护方式的改造方案。实际运行表明,经改造后的BGP系列高压防爆开关有效地避免了因越级跳闸造成的大面积停电事故,减少了安全隐患,提高了生产效率;漏电保护的改造基本上满足了漏电故障准确跳闸的要求,提高了供电的安全性和可靠性。 关键词:矿井;供电系统;高压防爆开关;越级跳闸;选择性漏电保护;动作时间 0 、引言煤矿井下发生短路故障时,地面35/6kV变电站高压开关柜发生动作,但井下普遍使用的配有智能综合保护器的BGP系列高压防爆开关却不发生保护瞬动跳闸,而是在上一级电源短路保护速断跳闸后,才导致高压防爆开关失压跳闸,这种现象在井下电网中频繁出现。同时,井下供电系统发生漏电故障时漏电保护因不能准确地判断故障线路,造成高压防爆开关误动或拒动等现象。由于越级停电跳闸影响范围大,给故障的查找和供电的恢复带来麻烦,直接影响安全生产。为此,深入分析越级跳闸保护机理,对煤矿井下连续供电、确保安全生产具有十分重要的意义。 1、煤矿井下电网越级跳闸的原因及分析 1.1 煤矿井下电网越级跳闸的原因 (1)煤矿井下目前使用的高压防爆开关在选型上没有与地面变电所的供电设备合理配套,特别是没有合理地整定保护器的配合。由于煤矿井下供电的特殊性,即速断保护的无时限特性,更给保护器的选用和整定带来了技术难题:目前国内的短路保要求动作时间小于0.2s,也就是直接向煤矿井下供电的最上一级开关的短路保护动作时间为0.2s,在如此短的时间内实现保护器时间上的配合,无论在理论上还是在现有设备的制作水平上都很难实现。 (2)选择性漏电保护出现选线不准主要与以下情况有关： ①⑤接地方式非常复杂:接地方式可分为瞬时性接地、稳定性接地方式,其中每种方式又包括直接接地、电阻性接地、电弧性接地等类型,从而造成故障信号的复杂性。 ② 零序电流互感器特性不一致以及互感器遇到极小信号、极大信号和奇异信号时的严重失真,给信号识别造成困难。 ③电网系统本身含有大量不确定谐波,对基于谐波原理的保护造成影响。 ④电网系统参数的影响:主要包括系统对地电容的大小、系统的平衡程度、电网补偿程度、变电所线路的多少以及线路的长短等参数 1.2煤矿井下电网越级跳闸的分析 煤矿井下目前使用的高压防爆开关动作时间=保护器动作时间+高压防爆开关固有动作时间。 保护器动作时间=保护采样时间+单片机处理时间+继电器输出时间=0.04+1/#+0.02=0.06(s) 高压防爆开关固有动作时间=24V跳闸电磁铁的动作时间+跳闸机构动作时间+真空断路器动作时间=0.08+0.1+8/(1000*1)=0.188(s) 当发生短路时总的速断动作时间为保护动作时间=保护器动作时间+高压防爆开关动作时间=0.06+0.1888=0.248(s) 就开关和保护器本身来讲,动作时间均满足要求,但当开关和保护器一起配套使用时,保护动作时间却大于0.2s,即0.248s。目前,煤矿地面向井下供电的最上一级开关即普遍使用的GGI-A型高压开关柜总的速断动作时间小于0.2s。由于煤矿地面的高压开关柜和井下的高压防爆开关在一起配套使用,当井下发生短路故障时,地面的高压开关柜动作快于井下的高压防爆开关,因而造成煤矿井下越级跳闸现象。 2煤矿井下电网越级跳闸的解决方法 2.1高压供电速断越级跳闸的解决方法
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