談礦井高壓供電系統(tǒng)漏電保護(hù)技術(shù)

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摘要：以礦井高壓供電系統(tǒng)漏電保護(hù)技術(shù)為對象開展探究。結(jié)合具體工程實際，在分析礦井高壓供電系統(tǒng)存在問題的基礎(chǔ)上，對漏電保護(hù)運(yùn)行特征與整定原則開展針對性分析，進(jìn)而進(jìn)行精準(zhǔn)漏電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的設(shè)計研究，從而實現(xiàn)了對高壓供電系統(tǒng)運(yùn)行的有效保護(hù)，為礦井生產(chǎn)的綜合效益增加提供了幫助。

關(guān)鍵詞：礦井；高壓供電；漏電保護(hù)

高壓供電系統(tǒng)作為煤礦井下生產(chǎn)的動力源頭，確保其運(yùn)行的安全有效對于礦井生產(chǎn)的持續(xù)高效開展意義重大[1-2]。而漏電問題作為井下供電系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行中常見的問題之一，實現(xiàn)對其的有效治理對于確保礦井生產(chǎn)的持續(xù)開展有著積極意義。因此，針對高壓供電系統(tǒng)的漏電問題開展針對性分析改良十分必要。

1工程概述

A礦為國有大型現(xiàn)代化煤礦企業(yè)，其設(shè)計生產(chǎn)能力為2×106t/a，礦井地面設(shè)有1座110kV變電站，其輸出電壓經(jīng)專業(yè)變壓裝置降壓至6kV后，供應(yīng)全礦井使用。引入井下的高壓電纜共14趟，在井下南北兩翼分設(shè)變電所12個，供電運(yùn)行方式復(fù)雜且供電距離長達(dá)9km以上，加之受井下復(fù)雜惡劣作業(yè)環(huán)境的綜合影響，供電系統(tǒng)時常出現(xiàn)漏電故障，需開展針對性優(yōu)化提升。

2存在問題分析

現(xiàn)階段中國礦井傳統(tǒng)的井下供電系統(tǒng)多為6kV電網(wǎng)，其多采用中性點不接地方式[3-4]，這使得供電系統(tǒng)中各類綜合保護(hù)裝置類型繁復(fù)，加之多數(shù)高壓綜合保護(hù)裝置功能單一且保護(hù)性能較差，不但供電系統(tǒng)運(yùn)行的誤差率較大而且保護(hù)投入的定值波動明顯，使得其非常容易受到耦合電磁干擾，從而無法實現(xiàn)真正有效的漏電保護(hù)，特別是其保護(hù)的無選擇性，時常導(dǎo)致高壓漏電保護(hù)失效，具體分析如下：a)傳統(tǒng)高壓漏電保護(hù)分析。現(xiàn)階段礦井常用的漏電保護(hù)系統(tǒng)均有一定的適用性，這使得多數(shù)漏電保護(hù)裝置配置不完善或運(yùn)行方式切換更改難度較大，使得其漏電保護(hù)功能不具備選擇性，容易出現(xiàn)漏電保護(hù)失效的情況。b)傳統(tǒng)高壓漏電保護(hù)局限性分析。井下高壓供電系統(tǒng)在發(fā)生接地故障時通常伴隨發(fā)生一定的電磁干擾現(xiàn)象，這時高壓漏電保護(hù)會檢測到零序電壓和零序電流，這些數(shù)據(jù)還會隨著接地類型出現(xiàn)顯著變化，從而造成基于不同漏電保護(hù)原理的裝置在單線路上使用時會隨著接地類型的差異出現(xiàn)較大的差異，加之傳統(tǒng)微機(jī)保護(hù)只能采集本支路信號，不能實現(xiàn)集中判定，從而使得漏電跳閘現(xiàn)象時常出現(xiàn)，影響生產(chǎn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。c)高壓漏電縱向保護(hù)時整定難度較大。由于礦井井下供電傳輸線路距離較長，線路末端出現(xiàn)接地故障會引起上下級之間漏電保護(hù)的全部啟動，從而使得上下級之間整定的實現(xiàn)無法確定，保護(hù)投入的整定范圍及時限均存在缺陷，極易誘發(fā)事故。

3漏電保護(hù)運(yùn)行特征與整定原則

現(xiàn)階段，井下常用的高壓漏電保護(hù)設(shè)備依照作業(yè)原理主要能分為零序電流型與零序功率方向型，這些漏電保護(hù)裝置通常均配設(shè)兩段式保護(hù)方式。兩段式保護(hù)的目的便是達(dá)成系統(tǒng)運(yùn)行的“先預(yù)警后調(diào)整”功能。漏電保護(hù)整定原則為：當(dāng)接地故障線路同非接地故障線路存在較大的零序電流差值時，非故障線路零序電流和接地線路的電容電流會大小一致，這時只要能達(dá)成對零序電流的有效整定，便可實現(xiàn)對故障線路及接地線路的精準(zhǔn)判定，從而快速確定故障區(qū)域，為及時排除故障提供依據(jù)。

4精準(zhǔn)漏電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)計分析

現(xiàn)階段，煤礦井下高壓漏電保護(hù)裝置多為零序功率方向型或兩段式零序電流型，在此基礎(chǔ)上提出高壓供電網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)漏電保護(hù)系統(tǒng)。

4.1作業(yè)原理

圖1為異頻信號電流注入設(shè)備作業(yè)原理示意圖[5-6]。整個設(shè)備構(gòu)成組件包括地面信號電流注入裝置和各類高爆開關(guān)綜合保護(hù)裝置。作業(yè)時在原有漏電保護(hù)基礎(chǔ)上，當(dāng)信號電流注入裝置監(jiān)測到單相接地并判定其接地端為A相時，能自行將信號電流從A相端及N相端注入，并在A相的TV繞組（三角繞組）中形成信號電流，如圖中虛線①所示。同時，鑒于A相TV邊處于短接狀態(tài)，因此二次線組中的電流一定會產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電流，如虛線②標(biāo)注所示。

4.2選線原理分析

對于注入的異頻信號來說，其通常僅僅會在接地故障線路中流通，而不會在非接地線路中生成，因此只需對各個線路進(jìn)行異頻信號電流有無的檢測，便能實現(xiàn)對接地故障線路的快速判定。同時，當(dāng)電氣設(shè)備連接供電網(wǎng)絡(luò)后，其便會成為注入信號的一個信號源，這時作業(yè)人員便能借由對時限的控制實現(xiàn)對上下級漏電保護(hù)的有效配合，進(jìn)而達(dá)成同高壓供電網(wǎng)絡(luò)上下級漏電保護(hù)的有效配合，繼而達(dá)成對高壓供電網(wǎng)絡(luò)的全方位保護(hù)。

4.3運(yùn)行性能分析

供電系統(tǒng)線路正好能注入異頻信號后，其內(nèi)部信號性能穩(wěn)定且不會受運(yùn)行方式影響，具有較高準(zhǔn)確性，而且不會受到電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及消弧線圈的擾動，能分散獨(dú)立安裝，使得整個系統(tǒng)的運(yùn)行安全性顯著提升。精準(zhǔn)漏電系統(tǒng)運(yùn)行時，一旦電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地，地面信號裝置自行通過接地相注入異頻信號，同時分布于井下各處的漏電保護(hù)裝置會自行檢測異頻信號，并借助接地線路和非接地線路達(dá)成對注入信號差異性的有效測定，從而準(zhǔn)確判斷出接地線路，并對相應(yīng)區(qū)域?qū)嵤┨l，在充分保護(hù)電網(wǎng)運(yùn)行有效性的同時隔離故障區(qū)域。圖2為異頻信號注入后有關(guān)信息示意圖。

5結(jié)語

對于礦井生產(chǎn)而言，井下高壓供電系統(tǒng)是一個十分龐大且復(fù)雜的配電網(wǎng)絡(luò)，整個系統(tǒng)任意區(qū)域出現(xiàn)接地漏電故障，均會對整個系統(tǒng)的運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。而傳統(tǒng)的漏電保護(hù)裝置由于進(jìn)線開關(guān)同分線開關(guān)間無上下級同屬配合關(guān)系，導(dǎo)致總分開關(guān)無法達(dá)成有效的保護(hù)配合。因此，礦井管理者必須高度重視相關(guān)問題，在生產(chǎn)實際中積極組織技術(shù)人員開展針對性分析探究，總結(jié)有效的高壓供電系統(tǒng)漏電保護(hù)技術(shù)，這對于提升礦井生產(chǎn)作業(yè)效率和安全性具有積極意義。

參考文獻(xiàn)：

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作者：侯祥 單位：陽煤集團(tuán)股份有限公司二礦