電氣繼電保護的故障問題及解決方案研究

王培倫（扎賚諾爾煤業有限責任公司靈露礦，內蒙古 滿洲里 021410）

電氣繼電保護的故障問題及解決方案研究

王培倫
（扎賚諾爾煤業有限責任公司靈露礦，內蒙古 滿洲里 021410）

煤礦電氣系統有其復雜性，其繼電保護也由此具有相當的特點。煤礦繼電保護的主要問題通常在于斷電保護延遲和越級跳閘，但產生它們的原因卻多種多樣，必須具體問題具體分析。由此，本文探討幾種常見的繼電保護故障問題，并針對這些問題進行分析，提出解決的方法。

煤礦電氣系統；繼電保護； 故障與排除

0　引言

煤礦的安全生產關系重大。在保證生產安全的諸種環節中，煤礦電氣繼電保護具有重要的作用。快速、靈敏、可靠和具有選擇性是繼電保護的四項根本要求，在實際工作中，要以這四個原則為指導，妥善解決煤礦供電系統運行中的種種問題。

1　煤礦繼電保護的任務

煤礦繼電保護的任務在于減少短路造成的危害。常見的短路問題包括單相接地短路、層間短路和相間短路。繼電保護裝置具有掌握電力運行，防止意外情況造成危害的功能。但在運行過程中，繼電保護由于種種原因會發生各種故障。

2　煤礦繼電保護系統運行時的故障

2.1煤礦供電系統繼電保護級數過多

煤礦供電繼電保護通常有上級變電所、礦35kV進線、6kV地面井下中央變電所進出線饋出柜、井下中央變電所內進線、井下中央變電所采區進線饋出柜、采區變電所進線柜和采取變電所等七級保護級數。如每級保護時限為半秒或0.7秒，這就意味著，當供電線路發生故障時，由于無法及時越級跳閘，無法實現繼電保護。

2.2反時限保護動作時間過長

當前多數煤礦采用的保護主要有兩種，即定時限保護和反時限保護。前者主要出現于35kV進線中，后者則在6kV配出線中應用。對于GL型感應式電流繼電器來說，它既能進行過流保護，又能實行速斷保護，集電流繼電器、時間繼電器、中間繼電器與信號繼電器為一身，使得反時限保護裝置得到大大簡化。因此，短路的發生位置離電源越近，反應時間就越短。由于繁峙縣保護動作時間的準確性較差，如算上通過脫扣器的時間的話，無法進行準確的時限配合，導致越級跳閘頻繁發生。且GL型過流繼電器無法整定速斷保護，致使偏差較大，靈敏度受到極大影響。

2.3小電流接地保護系統準確度不高

多數礦井采用小電流接地選擇系統，準確性相對不高，零序電流互感器的連接精度較低，這就使得電纜線路一旦出現單相接地故障，接地電流會沿著電纜外皮流動，而不管其是否為故障電纜。這就使得接地保護在故障線路上的靈敏度降低，并觸動其他非接地線路保護裝置。

2.4各級短路電流值相差較小

用于煤礦井下供電的電纜內芯通常為銅芯，且長度較短。由于電纜阻抗較小，中央變電所以下各級短路電流值之間區別度不高，無法形成準確的保護整定。

2.5瞬時速斷的整定原則有明顯缺陷

地面6kV處整定值太小是越級跳閘的主要原因，通常出現于末端線路短路故障之中，由于大部分速斷保護幾乎同時動作，使得停電范圍受到擴大，這就使得繼電保護的選擇性顯得較差。

2.6采區變進線開關定值選擇性不高

采區變電所進線開關的定值需要與井下中央變電所采區進線定值相配合，雖然可靠性有所增加，但選擇性大大降低。

3　煤礦電氣繼電保護故障的解決方案

3.1保護級數過多的解決方法

對于保護級數過多造成的跳閘延時，可采用高精度的繼電保護器來替代原有的時間繼電器，令兩級間的時限差得以縮短。或者可適當合并某些級數，使時限加以縮短。這種做法雖然使合并段選擇性降低，卻能提高整體的選擇性，并使跳閘保護停電范圍不至于過分擴大。

3.2反時限保護問題的解決方法

這種情況可對重點部位采取定時限保護的做法，通過犧牲一定的近電源端短路保護性能，使得整體保護配合大大增加，減少越級跳閘現象的發生。

3.3整改操作電源系統

對于操作電源較為復雜的煤礦來說，比如具有直流跳閘和交流跳閘形式，存在兩種及以上的直流供電模式，這些情況都應當加以整改。可將變電所大部分操作電源系統改為-220V電源，部分交流跳閘改為直流跳閘，使安全性得以提高，也便于維護工作。

3.4引入微機保護

微機型的繼電保護具有良好的運行性能，可同時兼顧主動保護和后備保護，且可進行自動化控制，自檢功能也較為完善，維護工作更是較為簡便，這對提高繼電保護系統的安全性和可靠性有著極大的幫助。

3.5優化下井回路保護和風井回路保護

短時停電會造成下井回路的故障，使得井下排水的空氣流通發生問題，造成水害和瓦斯聚積，影響礦井安全。下井回路保護由于越級跳閘的問題難以保障選擇性。這就需要通過微機的保護，加以延時速斷和過電流保護，使井下變電所有時間就行進線速動保護，提高選擇性。風井回路與下井回路相同，各個整定原則由相鄰線間速動保護、線路末端故障靈敏度、躲開相鄰線路末端母線故障等確定，并且使線路整合閘功能也包含在風井回路保護當中，能夠減少瞬間短路，使可靠性大大提高。

繼電保護系統對電力系統的貢獻甚大，對煤礦礦井而言就是保障生命安全的屏障。為保證煤礦的用電安全和穩定性，應當時刻注意繼電保護可能出現的各種問題，并且針對具體故障加以具體的解決，杜絕安全事故的發生。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.128

王培倫（1990-），男，遼寧人，本科，助理工程師，主要從事煤礦電氣技術管理工作。