矿井供电系统的防越级跳闸技术探讨

2018-12-07李志庆

山东煤炭科技 2018年4期

关键词：过流矿用时速

李志庆

（山西汾西矿业集团宜兴煤业，山西孝义 032302）

1 井下配电系统简介

（1）5-2煤盘区变电所

宜兴煤业5-2煤盘区变电所采用PBG1-10矿用隔爆型高压真空配电装置15台、KBSG-200/10型矿用隔爆型干式变压器1台、KBZ型矿用隔爆低压馈电开关3台。

（2）5-2煤大巷机头变电所

该矿5-2煤大巷机头变电所采用PBG1-10矿用隔爆型高压真空配电装置18台、KBSG-200/10型矿用隔爆型干式变压器2台、KBZ型矿用隔爆低压馈电开关12台，6回路矿用隔爆兼本安型组合开关2台。

2 煤矿短路电流计算

在宜兴矿电力系统中，有很多不正常的情况发生，这些常常是因为系统短路而造成的，需要根据短路电流的情况来分析电力系统的运行，短路电流的计算就尤为重要。从宜兴矿实际看，主要需要计算短路电流、短路次暂态电流、短路全电流。短路全电流最大有效值是用来校验电气设备和载流导体的热稳定性。

短路电流的计算可采用标幺值或有名值单位制，本次计算中采用标幺值计算的方法。根据某供电局提供的资料，a矿区110kV变电站，110kV母线的系统阻抗：

标幺值基准取：

按该矿区110kV变电站110kV母线短路电流以及电厂110kV母线短路电流分别为26.99kA和16.57kA进行短路电流计算，35kV供电线路长度约3km，取基准容量为100MVA，基准电压为各级的平均电压。初设中短路电流计算表见表1。

表1 短路电流计算结果

3 防短路引起的越级跳闸方案

3.1 电网短阶梯延时选择性过流保护方案

宜兴井下高压短阶梯延时选择性过流保护方案根据要求有方案前提、各级保护装置、系统保护原理。

图1 井下高压供电系统图

如图1所示，属于典型的井下6～10kV供电系统（单侧电源三级干线供电系统）。图中，QF15、QF25、 QF35为分段开关，在不设保护的情况下将单母线分为两段；QF1、QF2QF3、为该段母线的电源开关；QF11、QF21、QF31等是线路开关，设置保护，用于保护一条线路或线路变压器组；QF22、QF24等是直配负荷开关，此类开关也设置保护[1-2]。

图2 井下高压短阶梯延时选择性过流保护系统

本方案采用3级保护线路来进行分析，图中各级保护系统设置为：图中3QF断路器设置速断和定时限（0.3s）过流两段式保护，保护范围延伸到移动变电站低压侧出线，其中短时限过流作为电流速断（主保护）的设备，移动变电站的过负荷保护由站内所设低压自动开关完成。2QF设置时限速断（0.2s）和定时限过流（0.6s）两段式保护。1QF设置限时速断（0.4s）和定时限过流（0.9s）两段式保护。

3.2 电网选择性联锁限时速断过流保护方案

选择性联锁限时速断过流保护方案就是采用各级保护间的选择性联锁控制单元DK1～DK3来实现可靠的过流保护方案。

图3 电网高压选择性联锁限时速断过流保护系统

该系统保护原理：当在K3点出现过流故障时，保护1～3均起动，1～2可能动作，但DK3通过联锁控制单元即刻闭锁DK2，同时DK2通过联锁控制单元闭锁DK1，0.2s后3QF跳闸故障切除，保护2与保护1均返回，2QF、1QF不会误跳闸。若3QF因故未跳闸，则DK3通过联锁控制单元解除DK2的闭锁，故DK2即刻发跳闸指令使2QF跳闸。

当在K2点出现过流故障时，保护1、2均起动，1可能起动，但DK2通过联锁控制单元即刻闭锁DK1，0.2s后2QF跳闸故障切除，保护1返回，1QF不会误跳闸。若2QF因故未跳闸，则DK2通过联锁控制单元解除DK1的闭锁，故DK1发跳闸指令使1QF跳闸。

当在K1点出现过流故障时，由1QF跳闸切除故障。

3.3 电网高压选择性微机限时速断过流保护方案

由上图的过流保护系统可知，这是地面变电所6kV传到井下中央变电所，在转换过程中CS检测如果本段出现的流过电流超过本段的整定电流，那么传感器就会返回一个高电平然后传送到主机中，当传感器检测到流过装置的电流低于本段的整定动作电流，那么就会产生低电平并且传送到主机，每一个传感器的编号由主机分配，信号传输到主机后，由主机进行判断，进而确定哪级开关跳闸，分机收到主机命令后，执行跳闸程序[3-5]。