煤矿电力系统保护探讨

煤矿现代化2010年第1期总第94期煤矿电力蒹统保护操时安徽省淮北矿业集团机电处杨俊锋摘要针对我集团公司某些变电所6KV系统短路故障时发生越级跳闸到35KV系统的现象，进行原因分析，并提出防止对策。经实际运行至今，反映良好，没有发生类似故障，有效提高了矿井电力系统的安全运行水平。关键词越级跳闸原因对策中图分类号TD61文献标识码A文章编号10090797201001006902我集团公司共有30多个35KV变电所，近年来，微机保护在煤矿电力系统得到了广泛的使用。但使用中多次出现井下6KV线路发生故障时，由于短路电流很大，保护定值计算存在问题，而造成越级跳闸，使得35KV进线跳闸，导致全矿停电，造成井下瓦斯超限，生产被迫停止，严重困扰着煤矿的供电系统的运行。针对这个现象，我们进行了调查研究与原因分析，发现有两个原因一是各段开关出口处距配电所较近，短路电流幅值相差较小，甚至多数情况下首段最小两相短路电流值小于其末端的最大三相短路电流，变电所35KV开关和相当一部分6KV开关的主保护范围非常短，约为几十米到几百米，首、末两端的短路电流相差无几，使保护的灵敏度小于L，即保护范围为零，相当于虚设。靠判断电流大小来进行动作的过流保护难以满足要求，发挥不了应有的作用，故障时容易导致越级跳闸而造成全矿停电。二是传统的整定方法，尤其是速断和限时速断，其动作值按躲过保护范围末端的最大三相短路电流整定，而各级继电保护之间定值或时限配合不当或在供电部门的限制之下，不能构成有效的保护系统，经常产生越级跳闸。我们对造成越级跳闸的两种情况原因进行了剖析，并提出了防止对策。1确定电力系统的运行方式现阶段，矿区电力系统的实际运行方式为全桥方式接线，其中一段进线带全矿负荷两台35KV变压器，另一段进线充电备用，6KV侧分段运行。但在进行保护整定计算时，各单位参照的运行方式不一样，有的单位计算数据和实际系统运行方式不符，直接导致保护电流差别大，保护区域重叠。所以，首先应按照上述的电源进线一段备用，一段运行的方式，两台变压器分裂运行的方式，在统一运行方式下进行保护定值整定计算，煤矿供电系统接线方式参照图1。2加强三段式过流保护的整定动作于跳闸的继电保护，一般应满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性、可靠性。要准确快速地切除电力系统故障，保证其它用电负荷的正常供电，缩小停电面积，维护电力系统运行的稳定性。各级保护的电流和时限应相互配合，防止个零部件、机油管路，一定要认真清洗干净后再进行组装；组装后要对润滑油路进行冲洗；要定期化验润滑机油中杂质的成分、含量，如果超标，要及时更换机油及机油滤清器；当机油滤清器前后压力差达到08MPA时，也应更换滤清器。12轴瓦紧余量不足；如果轴瓦紧余量不足，会造成轴瓦与轴瓦座贴合不良，会严重影响轴瓦的散热。随着温度的升高，润滑油的粘度会下降，无法在轴瓦的表面形成完整的油膜，导致润滑恶化，在机车运行中会引起轴瓦表面烧损，严重时会造成燃轴事故的发生，甚至会导致曲轴断裂造成严重后果。应对措施柴油机检修组装时，要严格检查每块轴瓦的规格，要保持规格一致，杜绝不同规格、不同厂家的轴瓦混装现象的发生；认真检查轴瓦与轴瓦座的接触状况，要确保均匀接触，且接触面积要在80以上；要逐块、认真检测轴瓦的紧余量，紧余量过大或过小都会引起轴瓦故障的发生；组装时要按要求调整轴瓦与曲轴的问隙，间隙过大或过小，都会影响轴瓦与曲轴之间油膜的建立，从而导致轴瓦故障的发生。13轴瓦负荷过高；柴油机曲轴和轴瓦装配质量不符合检修规程要求、轴瓦和轴瓦座贴合不良、曲轴轴颈之间的跳动量相差过大等因素，均会导致曲轴轴颈的压力作用在轴瓦表面的某些局部，引起轴瓦局部工作表面负荷过高，这种状况可能会引起轴瓦局部过度磨损、过热，从而产生工作层疲劳裂缝，严重的甚至会导致轴瓦合金层的疲劳剥离的后果。应对措施认真执行检修规程中对曲轴轴瓦装配、轴瓦轴瓦作装配、曲轴跳动量等相关的质量技术要求，从而避免轴瓦过载造成的严重后果。14起、停机润滑时间不足；起、停机润滑时间不足的原因，一是由于乘务人员的保养意识不强，机车出库、入库起、停机时打机油时间不足，或不打机油的现象时有发生；二是由于运行途中突然停机的瞬间，柴油机各运动部件在惯性的作用下还处于运动状态。因打机油不及时、时间不充足或不打机油，都会造成曲轴与轴瓦发生干摩擦，长期积累就会导致曲轴碾瓦故障的发生。应对措施利用班前会对乘务人员进行教育，增强乘务人员的机车保养意识；制定机车保养程序并强制执行。该保养程序要求机车起机时，泵油时间应在1分钟以上，机车入库停机时，打油时间不低于2分钟，以保证柴油机轴有足够的润滑；机车在运用中，如果发生柴油机突然停机现象，必须立即开启机油泵，以避免曲轴与轴瓦问干摩擦现象的发生。4实施效果我段自2008年3月实施上述措施以来，至今没有发生一次柴油机碾瓦故障。由于有效控制了柴油机轴瓦故障的发生，提高了机车性能的可靠性，确保了机车运用率，为企业增加了可观的经济效益。收稿日期200981169煤矿现代化2010年第1期总第94期出现保护死区或多级同时限保护范围重叠的状况。I段8DLLI段图1煤矿供电系统全桥接线135KV电源进线保护的整定原则。过流一段速断保护一般不适用于短线路，保护范围较短，易引起误动，但为了保证故障时不会越级到供电公司的区域变电所，建议进线保护投入过流一段。微机保护不像传统电磁保护有一定的延时，也为了躲过35KV站用避雷器两相接地放电的时间，所以过流一段的时间应该设定为01S；为了防止下一级线路故障时保护误动，也可以采用电流电压联锁速断保护，可以保证不误动；过流二段限时速断保护按照下一段过流一段保护值进行整定，保护范围为本线路的全长，时间整定为0305S；过流三段定时限过电流保护通常是指其起动电流按照避开最大负荷电流来整定的一种保护装置。它不仅能够保护本线路的全长，而且也能保护相邻线路的全长，即对变压器起到后备保护的作用。保护范围为两台变压器的高压侧，时间为1S，作为变压器的远后备保护，也可以选择不投入；2联络保护。整定原则参照单台变压器的高后备过流保护的设置并与之配合，可以设置过流一段和过流二段相配合，速断时间为0S。3变压器高后备保护。高后备的跳闸方式需跳开变压器两侧开关，禁止跳35KV联络开关。由于变压器纵联差动保护主要保护变压器本体的故障，与下一级线路关联不大，独立性较强，在此不做讨论；为了保证变压器低压侧出口出现短路故障时，保护能够有选择性地切除本段线路，不会越级到进线保护，过流一段保护电流应按照躲过变压器低压侧两相短路时折算到高压侧的电流进行整定，时限为0S；由于变压器的阻抗一般较大，因此低压侧出口侧短路电流较小，合理的保护设置不会造成进线保护误动；过流二段应和低压侧后备保护的过流一段配合，时限为05IS；有的单位没有低压侧后备保护，过流保护应不仅保护变压器自身，还应包括6KV母线；4变压器的低压侧后备保护有的单位没有，可以不考虑跳闸方式应设置为跳两侧开关，防止因本侧断路器原则造成故障电流向上一级传递；在6KV双母线运行时，禁止跳6KV联络开关。6KV侧后备保护的整定原则是确保是各6KV支路的最后一道屏障，避免因各馈线保护整定电流差异不大，各保护与上一级保护线路短，保护区重叠。当一个支路发生短路故障时，几级速断保护同日于启动，最终造成越级跳闸到进线开关，导致全矿停电。所以过流一段的动作时限为OS，限时速断为下一级保护中过流一段配合，时间为03加5S，过流三段要保护到下一级线路的全长，时间为LS。5复合电压闭锁的投入有利于防止低压侧故障电流越级上传，建议在三段式过流保护中可以在过流一段、过流二段中设置，不需要设置过流三段。3加强对电流互感器的选型和试验各单位整定系统保护定值的同时，应对保护使用的互感器进行检验，确保互感器的保护绕组变比、伏安特性负荷要求，保护绕组接入保护对应的保护装置，如出现测量绕组接人保护装置应立即纠正。4逐步淘汰落后的保护装置煤矿6KV系统使用保护装置品种很多，既有微机保护，又有电磁式保护。电磁式保护装置动作时间长，反映慢，也是造成保护越级跳闸的重要原因。建议将各井下配电所现有的DL型电磁式电流继电器更换为微机保护装置。微机保护装置整定值范围为1100A，级差为001A，在调整开关保护定值时可不更换电流互感器即就能达到定值要求。微机保护装置误差范围小，返回系数达09097，具有动作速度快、精度高、整定范围宽、返回系数高、定值计算方便的特点，能够克服电磁式电流继电器的缺点，并实现与上级微机保护装置相互配合，实现保护动作可靠性的要求。5结束语保护装置的可靠性、选择性直接决定煤矿电力系统经济运行和煤矿安全生产，只有认真进行继电保护计算，合理整定保护电流和时限，才能避免越级跳闸事故的发生，保证煤矿供电系统的可靠性。经实际运行至今，反映良好，没有发生类似故障，有效提高了矿井电力系统的安全运行水平。参考文献【1】李佑光，林东电力系统继电保护原理与新技术科学出版社2003【2】王梅义高压电网继电保护运行与设计北京中国电力出版社2007【3】张根现，邹有明，陈鹏飞矿山过流保护技术北京煤炭工业出版社2O05作者简介杨俊锋1972年，男，安徽省阜阳市人，2000年淮南工业学院电气自动化专业毕业，工程师，现在安徽省淮北矿业集团机电处电气试验室从事继电保护工作。收稿13期2009819DISCUSSONELECTRICALSYSTEMPROTECTIONFORMININGMECHANICALANDELECTRICALDEPARTMENTOFANHUIHUAIBEIMININGGROUPCO，HDYANGJUNFENGABSTRACTACCORDINGTOTHECHARACTERISTICSOFCOALM