论文部分内容阅读
摘 要 煤矿供电系统具有运行稳定可靠的特点，它在煤矿企业整体生产和开采过程中占有着及其重要的地位。继电保护是电力安全生产中的重要组成部分，它保证了整个煤炭系统安全稳定，且有效地节约了经济开支。本文首先介绍了煤矿供电系统的研究背景及意义，然后系统地分析了煤矿供电系统中存在的问题，并从几个方面提出了优化改进的措施进行了详细的研究分析。
关 键 词 煤矿供电系统；继电保护；优化改进；研究
中图分类号：TD6 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）032-050-02
煤矿供电系统在煤矿企业整体生产和开采过程中占有着及其重要的地位，而继电保护系统是供电系统安全的重要环节，它直接影响着整个煤矿供电系统能否安全稳定的进行。随着煤矿开采规模以及产量的日益增大，煤矿供电系统保护装置和用电安全越来越严重的影响到整个煤矿供电系统。但是，由于继电保护系统相对来说较为复杂且庞大，影响因素各种各样，工作人员对保护装置的原理和操作不甚理解，导致了供电系统的安全隐患，因此严重危害到供电的稳定性。所以，对煤矿供电继保系统优化改进进行研究，可以有效地保障整个煤矿开采过程安全稳定的进行。
1 煤矿供电系统的现状
在我国的煤矿生产中，由于煤矿井下供电电网中电力负荷变压器的分布和设置较多，因此统一使用较为广泛的供电系统为6 kV或10 kV。动力变压器给井下设备供电采用相互独立的运行模式对水泵、电动机等机电设备供电。6 kV和10kV供电系统包括一次系统和二次系统，二次系统较一次系统更为复杂，包含许多继电保护设备和自动装置。
1.1 煤矿系统中的继电保护
为了保证6 kV或10 kV系统的安全稳定进行，必须配置正确的保护装置。如下：
1）6 kV/10 kV配电变压器需要配置的继电保护：当配电变压器容量在400 KVA-630 KVA时，需设置电流保护、速断保护或瓦斯保护；当配电变压器容量小于400 kVA时，需设置高压熔断器保护；大于800 kVA时设置电流保护、气体保护、温度保护等。
2） 6 kV/10 kV线路需要配置的继电保护：设置电流速断保护。
3）6 kV/10 kV分段母线需要配置的继电保护：设置电流速断保护。
1.2 煤矿供电系统存在的问题
目前的工矿企业供电系统的继保装置中也存在着很多问题。如电力部门限制了电源保护的时段和定值导致保护时限较短保护不当；煤矿供电系统继电保护开关级数较多，电阻较小，导致电流差值小，使保护难以整定；瞬时速断存在着明显的缺陷，一旦出现线路故障所有速断保护全部启动，会矿大停电故障的影响范围。
对于煤矿系统线路短的问题，可以在下井线路中增加电抗器，使得短路电流值的差距加大，从而能够有效地区分开速断保护动作电流。对于另外几个问题而言，可以加强整定原则和时限值来配合各级之间的关系，最大程度地满足煤矿供电系统的特殊要求。
2 煤矿供电系统继电保护系统优化改进
煤矿供电系统继电保护系统是保障整个煤矿供电系统安全稳定、经济高效进展的重要条件。它可以保证煤矿供电网络和电力负荷安全稳定的进行，并且在发生事故时能够准确灵敏迅速地排除系统的故障因素和故障元件，确保非故障元件的正常供电，提高整个供电系统的稳定性。
2.1 瞬时速断保护的优化改进
由于煤矿地面6 kV出线开关在整个煤矿供电系统中的重要性，在出线分支线路继保系统设置时，应设置成三段式保护，同时瞬时速断动作电流的整定值，并且避免与井下线路末梢三相短路电流接触，整定原则是按照最大的运行方式下线路末梢三相短路来进行整定。
2.2 限时速断保护的优化改进
由于煤矿井下电力网络的特殊分裂运行结构模式，各个分段母线之间短路电流的差值不是很大，即使在6 kV/10 kV中增加了对应的电抗器设备，也难以解决在中央变之后改变短路电流之间的差距，这给工作人员造成了一定的困难。由此可以采取以下的解决措施：改变传统的时限和相邻线路时限的配合，整定原则为按照相同灵敏度系数法进行整定，在极小运行方式下线路末梢发生短路之时具有一定的灵敏度。
2.3 定时限过流保护的优化改进
一般情况下，定时限过流保护都可以按照正常情况下最大的工作电流进行整定，但是由于煤矿供电系统的特殊性即不能自动启动，所以必须按照避免被保护线路的尖峰电流（或者代替最大工作电流）进行整定。尖峰电流的定义是：当该线路中其他设备的最大负荷为30分钟时，而这个线路中的高负荷电动机正在运行时产生的最大短路工作电流。
2.4 配电系统继电保护装置的优化改进
隨着配电网用电负荷的加大，高压线路密度的增加，短途输电线路的增多，配电系统继保装置的优化改进就成为我们密切关心的问题。为了解决中低压配网的电线过短、保护级数太多等诸多问题，可以采用三段式电流保护方式进行保护的装置方案，并且引入电压保护和纵向保护的方法来解决煤矿供电系统中继电保护存在的问题。
3 系统优化改进方法的效果
优化改进煤矿供电系统继电保护系统的性能，是有一定的基础的，即满足可靠性、速断性、灵敏性和可选性。可靠性是指一定要有完善的后备保护和足够高的灵敏度，鉴于继电保护装置和设计考虑。速断性是指发生最小两相短路时能够没有时间限制的跳闸，而在最大运行时的三相短路能够增大保护的距离。灵敏性是指瞬时速断的保护区域较大，因而其动作灵敏度较高。可选性主要是相对于限时速断、瞬时速断和定时过流来说的：对于限时速断，引入三级阶梯延时的原则来保证竖直方向上的可选性；对于瞬时速断，即使没有时限也可以使得动作电流有一定的差距；对于定时过流，也是采用短阶梯延的原则，同样可以保证电网保护的竖直方向的可选性。
4 结束语
随着经济科技水平的不断提高，对供电系统要求也与日俱增。这给用电部门造成了一定程度的压力，也开始重视继电系统的保护问题。对煤矿供电系统和用电设备进行继电保护和优化，体现了我国对煤矿安全生产管理制度的严格性。本文通过对煤矿供电系统的现状分析，以及对其背景进行研究分析，论述了研究的意义，然后指出了我国煤矿供电系统存在的问题和解决方案，并且对瞬时速断保护、限时速断保护、定时限过流以及配电网装置进行优化改进，分析了系统优化改进产生的效果。总之，对煤矿供电系统进行继电保护，有助于降低煤矿安全生产中用电事故的发生，保证煤炭的安全生产。
参考文献
[1]龙江勇.浅谈煤矿企业供电系统继电保护装置的运用[J].大科技，2012（2）：155.
[2]马凌才.煤矿井下供电中继电保护存在问题的解决方法[J].科技创新与应用，2012（4）：43.
[3]辛伟.浅谈煤矿井下供电系统继电保护[J].山东煤炭科技，2012（6）：53.
[4]李宁，李瑶，颜世忠.煤矿供电继保系统相关设计分析[J].中国科技博览，2010（7）：163.
[5]韩兴凤.浅谈煤矿供电系统存在的问题和解决办法[J].中小企业管理与科技，2011（28）：115-116.
作者简介
赵中一（1977-），男，山西静乐人，助理工程师，大同煤矿集团轩岗煤电公司企划部就职。
关 键 词 煤矿供电系统；继电保护；优化改进；研究
中图分类号：TD6 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）032-050-02
煤矿供电系统在煤矿企业整体生产和开采过程中占有着及其重要的地位，而继电保护系统是供电系统安全的重要环节，它直接影响着整个煤矿供电系统能否安全稳定的进行。随着煤矿开采规模以及产量的日益增大，煤矿供电系统保护装置和用电安全越来越严重的影响到整个煤矿供电系统。但是，由于继电保护系统相对来说较为复杂且庞大，影响因素各种各样，工作人员对保护装置的原理和操作不甚理解，导致了供电系统的安全隐患，因此严重危害到供电的稳定性。所以，对煤矿供电继保系统优化改进进行研究，可以有效地保障整个煤矿开采过程安全稳定的进行。
1 煤矿供电系统的现状
在我国的煤矿生产中，由于煤矿井下供电电网中电力负荷变压器的分布和设置较多，因此统一使用较为广泛的供电系统为6 kV或10 kV。动力变压器给井下设备供电采用相互独立的运行模式对水泵、电动机等机电设备供电。6 kV和10kV供电系统包括一次系统和二次系统，二次系统较一次系统更为复杂，包含许多继电保护设备和自动装置。
1.1 煤矿系统中的继电保护
为了保证6 kV或10 kV系统的安全稳定进行，必须配置正确的保护装置。如下：
1）6 kV/10 kV配电变压器需要配置的继电保护：当配电变压器容量在400 KVA-630 KVA时，需设置电流保护、速断保护或瓦斯保护；当配电变压器容量小于400 kVA时，需设置高压熔断器保护；大于800 kVA时设置电流保护、气体保护、温度保护等。
2） 6 kV/10 kV线路需要配置的继电保护：设置电流速断保护。
3）6 kV/10 kV分段母线需要配置的继电保护：设置电流速断保护。
1.2 煤矿供电系统存在的问题
目前的工矿企业供电系统的继保装置中也存在着很多问题。如电力部门限制了电源保护的时段和定值导致保护时限较短保护不当；煤矿供电系统继电保护开关级数较多，电阻较小，导致电流差值小，使保护难以整定；瞬时速断存在着明显的缺陷，一旦出现线路故障所有速断保护全部启动，会矿大停电故障的影响范围。
对于煤矿系统线路短的问题，可以在下井线路中增加电抗器，使得短路电流值的差距加大，从而能够有效地区分开速断保护动作电流。对于另外几个问题而言，可以加强整定原则和时限值来配合各级之间的关系，最大程度地满足煤矿供电系统的特殊要求。
2 煤矿供电系统继电保护系统优化改进
煤矿供电系统继电保护系统是保障整个煤矿供电系统安全稳定、经济高效进展的重要条件。它可以保证煤矿供电网络和电力负荷安全稳定的进行，并且在发生事故时能够准确灵敏迅速地排除系统的故障因素和故障元件，确保非故障元件的正常供电，提高整个供电系统的稳定性。
2.1 瞬时速断保护的优化改进
由于煤矿地面6 kV出线开关在整个煤矿供电系统中的重要性，在出线分支线路继保系统设置时，应设置成三段式保护，同时瞬时速断动作电流的整定值，并且避免与井下线路末梢三相短路电流接触，整定原则是按照最大的运行方式下线路末梢三相短路来进行整定。
2.2 限时速断保护的优化改进
由于煤矿井下电力网络的特殊分裂运行结构模式，各个分段母线之间短路电流的差值不是很大，即使在6 kV/10 kV中增加了对应的电抗器设备，也难以解决在中央变之后改变短路电流之间的差距，这给工作人员造成了一定的困难。由此可以采取以下的解决措施：改变传统的时限和相邻线路时限的配合，整定原则为按照相同灵敏度系数法进行整定，在极小运行方式下线路末梢发生短路之时具有一定的灵敏度。
2.3 定时限过流保护的优化改进
一般情况下，定时限过流保护都可以按照正常情况下最大的工作电流进行整定，但是由于煤矿供电系统的特殊性即不能自动启动，所以必须按照避免被保护线路的尖峰电流（或者代替最大工作电流）进行整定。尖峰电流的定义是：当该线路中其他设备的最大负荷为30分钟时，而这个线路中的高负荷电动机正在运行时产生的最大短路工作电流。
2.4 配电系统继电保护装置的优化改进
隨着配电网用电负荷的加大，高压线路密度的增加，短途输电线路的增多，配电系统继保装置的优化改进就成为我们密切关心的问题。为了解决中低压配网的电线过短、保护级数太多等诸多问题，可以采用三段式电流保护方式进行保护的装置方案，并且引入电压保护和纵向保护的方法来解决煤矿供电系统中继电保护存在的问题。
3 系统优化改进方法的效果
优化改进煤矿供电系统继电保护系统的性能，是有一定的基础的，即满足可靠性、速断性、灵敏性和可选性。可靠性是指一定要有完善的后备保护和足够高的灵敏度，鉴于继电保护装置和设计考虑。速断性是指发生最小两相短路时能够没有时间限制的跳闸，而在最大运行时的三相短路能够增大保护的距离。灵敏性是指瞬时速断的保护区域较大，因而其动作灵敏度较高。可选性主要是相对于限时速断、瞬时速断和定时过流来说的：对于限时速断，引入三级阶梯延时的原则来保证竖直方向上的可选性；对于瞬时速断，即使没有时限也可以使得动作电流有一定的差距；对于定时过流，也是采用短阶梯延的原则，同样可以保证电网保护的竖直方向的可选性。
4 结束语
随着经济科技水平的不断提高，对供电系统要求也与日俱增。这给用电部门造成了一定程度的压力，也开始重视继电系统的保护问题。对煤矿供电系统和用电设备进行继电保护和优化，体现了我国对煤矿安全生产管理制度的严格性。本文通过对煤矿供电系统的现状分析，以及对其背景进行研究分析，论述了研究的意义，然后指出了我国煤矿供电系统存在的问题和解决方案，并且对瞬时速断保护、限时速断保护、定时限过流以及配电网装置进行优化改进，分析了系统优化改进产生的效果。总之，对煤矿供电系统进行继电保护，有助于降低煤矿安全生产中用电事故的发生，保证煤炭的安全生产。
参考文献
[1]龙江勇.浅谈煤矿企业供电系统继电保护装置的运用[J].大科技，2012（2）：155.
[2]马凌才.煤矿井下供电中继电保护存在问题的解决方法[J].科技创新与应用，2012（4）：43.
[3]辛伟.浅谈煤矿井下供电系统继电保护[J].山东煤炭科技，2012（6）：53.
[4]李宁，李瑶，颜世忠.煤矿供电继保系统相关设计分析[J].中国科技博览，2010（7）：163.
[5]韩兴凤.浅谈煤矿供电系统存在的问题和解决办法[J].中小企业管理与科技，2011（28）：115-116.
作者简介
赵中一（1977-），男，山西静乐人，助理工程师，大同煤矿集团轩岗煤电公司企划部就职。