煤礦井下高壓電網越級跳閘原因分析及解決方法

于建軍

（山西西山晉興能源有限責任公司，山西 興縣 033602）

煤礦井下高壓電網越級跳閘原因分析及解決方法

于建軍

（山西西山晉興能源有限責任公司，山西 興縣 033602）

防止井下線路越級跳閘是煤礦井下供電安全的重點也是難點，本文就煤礦井下高壓電網越級跳閘原因進行分析并提供相應的解決方法。

煤礦；越級跳閘；原因分析；解決方法

1 井下高壓電網越級跳閘原因分析

1.1 保護裝置動作不可靠

通常煤礦井下所用高爆開關不同批次為不同廠家生產，就是同一廠家生產，不同批次的開關性能上也會有較大的差異，導致井下綜保裝置不統一，保護性能參差不齊，當發生短路時上級線路開關先于下級線路開關動作，發生越級跳閘；此外，高爆開關生產廠家在生產時更為注重開關的隔爆性能，加之井下工作環境惡劣，當發生短路故障時，往往是地面開關快于井下開關動作，發生越級跳閘，有的甚至出現地面開關電流保護II段先于井下開關電流保護I段動作的情況。

1.2 整定方法不合理

煤礦電網線路保護通常采用電流三段式保護，現場技術人員一般根據經驗按照線路所帶負荷最大工作電流的3倍～5倍整定地面變電站下井饋出線的保護定值，井下線路根據此保護定值依級減小定值作為下級線路的保護定值，這樣的整定值偏小，會出現井下線路短路時沿線開關均動作的情況，發生越級跳閘。

1.3 供電線路短或短路容量大

煤礦井下供電短線路較多：有的下井線路僅有100m～500 m；井下變電所總柜和分柜只有15 m～20 m；采區變電所到配電點僅有50m～500m。此外，隨著電力系統網絡的日益擴大，煤礦供電系統短路容量也隨之增大，這都將導致線路首尾兩端短路電流相差不大，繼電保護整定區分困難，越級跳閘在所難免。

1.4 CT配置不當

對實際運行過程中出現過線路短路時，CT飽和，保護拒動，發生越級跳閘，進而影響系統安全的情況都有所提及。

1.5 欠壓動作

大多煤礦井下高爆開關都配有欠壓脫扣器，其動作值為大于85%額定電壓時可靠吸合，大于65%額定電壓時保持吸合，小于35%額定電壓時可靠釋放，動作延時不能整定，為瞬動。當發生短路故障造成電壓下降到35%～65%額定電壓時，沿線開關欠壓脫扣器可動作、可不動作，容易發生越級跳閘；當饋線在距離母線很近的地方發生短路故障時，母線電壓短時失壓厲害，該段母線上其他開關的欠壓脫扣器誤動作，導致越級跳閘；有的礦欠壓動作更多的表現于高壓變頻器的欠壓保護動作導致的越級跳閘。

2 井下高壓電網越級跳閘解決方法

2.1 定期測試保護裝置的性能

井下高爆開關切除故障的時間等于綜保裝置的動作時間加上斷路器的跳閘時間。綜保裝置的動作時間可以用繼電保護特性測試儀來測量，高爆開關中的綜保裝置拆卸方便，在測試時可將綜保裝置更換卸下帶到地面進行測試；斷路器的跳閘時間則可用便攜式的機械特性測試儀直接帶到井下進行測量。井下高爆開關切除故障的時間一般在200 ms左右，留100 ms的裕度，通常線路開關電流II段保護和過流保護的延時時限取0.3 s的級差。定期測試保護裝置的性能同時盡量統一井下用高爆開關或綜保裝置，確保保護裝置的可靠動作。

2.2 合理整定保護定值

對于煤礦常用電流三段式保護的整定，首先是根據進線的短路容量，自備發電廠、線路和設備的相關參數進行短路計算，然后再根據各線路的短路電流進行保護定值整定。筆者依照繼電保護相關規程規范[3-5]結合現場運行經驗推薦以下電流三段式保護整定原則：

對電流I段保護（電流速斷保護），按照躲線路末端或T接線末端最大三相短路電流整定；若線路末端為變壓器，則按照躲線末變壓器或T接線末變壓器其他側母線三相最大短路電流整定；當靈敏度不滿足要求時，則按照保證本線路有最小靈敏度1.5整定（即同一靈敏系數法）；雖然根據DL/T584-2007《3～110kV電網繼電保護裝置運行整定規程》規定“電流速斷保護應校核被保護線路出口短路的靈敏系數，在常見運行大方式下，三相短路的靈敏系數不小于1時即可投運。”但當煤礦電網發生短路時，我們是寧愿線路開關越級跳閘也不愿出現線路開關拒動的情況發生，因此線路保護整定時應保證有最小靈敏度；對于雙側電源的線路則應在保護整定值小的開關上加裝功率方向元件。

對電流II段保護（延時電流速斷保護），按照與相鄰線路的電流I段保護配合整定，時限取0.3 s；若靈敏度不滿足要求，則與相鄰線路的電流II段保護配合整定，時限與相鄰線路的電流II段時限配合，級差取0.3 s，筆者認為地面變電站饋出線的電流II段保護時限宜控制在1 s內；對于早期不具備電流II段保護功能的井下綜保裝置，則無需整定電流II保護。對電流III段保護（過流保護），按照躲線路可能流過的最大負荷電流整定，上下級時限級差取0.3 s，當然根據具體綜保裝置可配置定時限過流保護或反時限過流保護。

2.3 改變線路保護原理

當線路首尾兩端短路電流相差不大時，電流保護整定區分困難，可配置其他保護原理的線路保護。基于縱聯差動保護原理的煤礦供電系統防越級跳閘技術研究和基于光纖數字通信的煤礦供電防越級跳閘保護設備應用研究，對煤礦供電系統進行數字化改造，實現全網數據共享，配置光纖縱差保護或設置上下級保護閉鎖，是解決煤礦線路越級跳閘問題的有效手段，也是以后煤礦供電系統的發展方向。

2.4 合理選擇CT變比

煤礦井下保護用CT的選擇表現為CT變比和準確限值系數的選擇，確保線路短路時滿足動熱穩定要求和10%誤差曲線。

2.5 設置欠壓延時躲過電壓暫降

煤礦井下欠壓動作的主要原因是當發生短路故障時，線路都會出現一個電壓暫降過程，欠壓脫扣器瞬動無法躲過該電壓暫降。

針對這一情況，可以在欠壓線圈回路并聯一阻容元件，使欠壓線圈延時脫扣，躲過電壓暫降；若設備配有欠壓保護器且在斷電時欠壓保護器能可靠分斷斷路器，則可甩掉欠壓脫扣不用，通過設置欠壓保護器延時躲過電壓暫降；對于重要負荷變頻器欠壓動作也可以通過串聯動態電壓恢復器（DVR），補償跌落電壓，消除電壓暫降。

3 結束語

綜上所述，本文結合煤礦電網實際運行情況和當下發展趨勢分析了煤礦井下高壓電網越級跳閘的原因并提供了相應的解決方法，可提高煤礦井下供電安全，保證煤礦系統正常生產。

Cause Analysis and Solutions of Override Trip of Underground High-voltage Grid in Mines

YU Jian-jun
(Xishan Jinxing Energy Corporation,Xingxian Shanxi 033602)

Override trip of underground lines is important and difficult for power supply security in mines.The paper analyzes the causes and presents the solutions.

mine,override trip;cause analysis;solutions

TD611.5

A

1672-5050（2012）09-0064-02

2012-04-25

于建軍（1972—），男，山西代縣人，大學本科，工程師，從事煤礦機電工程工作。

樊 敏