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[摘 要]矿井供电是矿井正常生产的命脉，没有供电系统安全运行，就不能保证井下正常安全的生产，所以安全可靠的供电就成为煤矿供电工作中的重中之重。继电保护中过流保护主要分为无时限速断保护、定时限速断保护以及定时限过负荷保护，本文就矿井中如何选择两段式保护和三段式保护进行简单阐述。
[关键词]矿井供电；安全可靠；继电保护；两段式保护；三段式保护
中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0166-01
矿井在进入生产阶段后，用电负荷逐步增大，掘进头面用电负荷种类多极易引发越级跳电造成大范围失电，传统的两段式保护在灵敏度上有优秀表现但是在故障选择性上很难准确判断。三段式保护后，供电系统能够运行稳定性大大提高，同时在故障发生后能够准确切断故障点避免事故扩大化。
一、继电保护原理：
继电保护可以保证电力系统的正常运转。因为当电力系统中的电气设备发生短路故障时，能自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。继电保护整定四大要素：
（1） 灵敏性（2）可靠性（3）快速性（4）可选择性
二、三段式保护与两段式保护优缺点的比较
两段式保护：
两段式电流保护是由定时限速断保护和定时限过电流保护组成，可以满足大部分场合的使用，但目前因供电线路的延伸，在采用定時限速断保护时必须加设级差以避免越级跳电。以110kV变电所至中央变电所至采区变电所这一回路为例。现采区变电所出口馈电开关定时限速断时限均设为0S，可以防止各迎头设备因检修不到位引起所内大面积失电。采区变电所9206#、9403#进线开关定时限速断时限设为0.1S，在满足NSP751保护器最小级差100ms的同时，避免因下级馈电造成的进线越级失电。中央变电所带采区变电所9206#、9403#开关定时限速断时限设为0.2S，保留了最小级差。中央变电所进线开关9122#、9116#、9314#、9315#则定时限速断时限设为0.3S，拉开了与井下各级馈电的级差，以保证井下不会因下级单台馈电导致的井下大面积失电。在110kV变电所10kV段带中央变电所9122#、9116#、9314#、9315#开关柜则将时限设为0.4S，在不超过进线0.8S时限的同时拉开了与下级的时限。
设立各级之间的级差可以防止越级跳电的同时也带来了保护可靠性的降低，如110kV变电所至中央变电所的井筒电缆发生故障，因110kV变电所设置了0.4S的速断延时，就不能够保证保护器能够第一时间动作，0.4S内可能造成井筒电缆的损坏，不仅造成极大的经济损失，同时耗费大量人力物力影响矿井正常生产。而如果全部设置0S的速断延时，若发生高压侧短路故障，以回撤通道配电点发生移变高压侧短路故障为例，三相短路电流达到4854A（数值来源矿井年度继电保护方案），则在发生故障时必然会造成越级跳电，甚至越级至110kV变电所馈线开关，而造成站内的瞬时压降可能会造成其余开关的动作而造成矿井大面积失电，后果不堪设想。
三段式保护：
与两段式保护相比，三段式保护是加入了无时限速断保护，无时限速断保护可以保护本段线路的15%-70%，特别适用于长距离线路保护。若在我矿采用三段式保护，则出现因供电线路短，线路阻抗小，拉不开级差的问题。同样以回撤通道移变高压侧出现三相短路为例，在事故发生时根据故障时录波显示值4715A，三相短路电流计算值为4854A（数值来源矿井年度继电保护方案），与实际发生值基本相符，因此可以采用计算值作为整定值使用。
同样以110kV变电所至中央变电所至采区变电所这一回路为例。采区变电所母线最小两项短路电流计算值为4249A，中央变电所最小两项短路电流计算值为4795A，110kV变电所最小两项短路电流计算值为5157A。若依据公式整定：Idz=Krel*Krel=1.2-1.3
以回撤通道故障移变为例，采区变电所整定计算值应为：
Idz=Krel* =1.3*4854=6310A （公式来源《煤矿电工手册》第二分册上）效验：/=4549/6310=72.1%>70% 整定值不符合要求
因此不能采用该算法进行无时限速断的整定，且故障实际发生值为4715A，理论计算值远大于实际值，保护器无法动作。若要保证动作的灵敏可靠可直接以最小两相短路值作为整定值。（见图1）
上图为矿井Ⅰ段由110kV变电所至采区变电所这一回路的继电保护目录树，可以体现由上至下的每一级级差，根据整定值，为了保证继电保护动作的灵敏性，采区变电所进线整定值为3276A，仍小于上述案例中的三相短路电流值4715A，发生故障时仍有可能越级至中央变电所，但是若按照三相短路电流整定则不能在发生两相短路时迅速切断故障而造成设备的损坏。按照目前的整定方式，虽然仍可能出现越级跳电的情况但是采区变电所出线开关绝采用两段式保护，过流Ⅰ段值较小，可以快速切断故障点，当故障电流很大时，也可以有效把故障点控制在井下，避免造成大面积失电。
三、结论
三段式保护与两段式保护在实际运行中各有优缺点，在保证安全可靠供电的同时，对动作的选择性必须有所取舍。针对我矿现有情况现已采用两段式保护与三段式保护混合保护方式，在110kV变电所至中央变电所至采区变电所这一类具有较大负荷且供电距离长，用电负荷多的回路采用三段式保护，在其他二级站仍采用两段式保护，既有效避免了越级跳电造成对生产的影响，也保证了继电保护的灵敏可靠。
作者简介：
叶广磊（1981-），男，工程师，2004年毕业于安徽理工大学信息与计算科学专业，现工作于淮矿西部煤矿投资管理有限公司。
[关键词]矿井供电；安全可靠；继电保护；两段式保护；三段式保护
中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0166-01
矿井在进入生产阶段后，用电负荷逐步增大，掘进头面用电负荷种类多极易引发越级跳电造成大范围失电，传统的两段式保护在灵敏度上有优秀表现但是在故障选择性上很难准确判断。三段式保护后，供电系统能够运行稳定性大大提高，同时在故障发生后能够准确切断故障点避免事故扩大化。
一、继电保护原理：
继电保护可以保证电力系统的正常运转。因为当电力系统中的电气设备发生短路故障时，能自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。继电保护整定四大要素：
（1） 灵敏性（2）可靠性（3）快速性（4）可选择性
二、三段式保护与两段式保护优缺点的比较
两段式保护：
两段式电流保护是由定时限速断保护和定时限过电流保护组成，可以满足大部分场合的使用，但目前因供电线路的延伸，在采用定時限速断保护时必须加设级差以避免越级跳电。以110kV变电所至中央变电所至采区变电所这一回路为例。现采区变电所出口馈电开关定时限速断时限均设为0S，可以防止各迎头设备因检修不到位引起所内大面积失电。采区变电所9206#、9403#进线开关定时限速断时限设为0.1S，在满足NSP751保护器最小级差100ms的同时，避免因下级馈电造成的进线越级失电。中央变电所带采区变电所9206#、9403#开关定时限速断时限设为0.2S，保留了最小级差。中央变电所进线开关9122#、9116#、9314#、9315#则定时限速断时限设为0.3S，拉开了与井下各级馈电的级差，以保证井下不会因下级单台馈电导致的井下大面积失电。在110kV变电所10kV段带中央变电所9122#、9116#、9314#、9315#开关柜则将时限设为0.4S，在不超过进线0.8S时限的同时拉开了与下级的时限。
设立各级之间的级差可以防止越级跳电的同时也带来了保护可靠性的降低，如110kV变电所至中央变电所的井筒电缆发生故障，因110kV变电所设置了0.4S的速断延时，就不能够保证保护器能够第一时间动作，0.4S内可能造成井筒电缆的损坏，不仅造成极大的经济损失，同时耗费大量人力物力影响矿井正常生产。而如果全部设置0S的速断延时，若发生高压侧短路故障，以回撤通道配电点发生移变高压侧短路故障为例，三相短路电流达到4854A（数值来源矿井年度继电保护方案），则在发生故障时必然会造成越级跳电，甚至越级至110kV变电所馈线开关，而造成站内的瞬时压降可能会造成其余开关的动作而造成矿井大面积失电，后果不堪设想。
三段式保护：
与两段式保护相比，三段式保护是加入了无时限速断保护，无时限速断保护可以保护本段线路的15%-70%，特别适用于长距离线路保护。若在我矿采用三段式保护，则出现因供电线路短，线路阻抗小，拉不开级差的问题。同样以回撤通道移变高压侧出现三相短路为例，在事故发生时根据故障时录波显示值4715A，三相短路电流计算值为4854A（数值来源矿井年度继电保护方案），与实际发生值基本相符，因此可以采用计算值作为整定值使用。
同样以110kV变电所至中央变电所至采区变电所这一回路为例。采区变电所母线最小两项短路电流计算值为4249A，中央变电所最小两项短路电流计算值为4795A，110kV变电所最小两项短路电流计算值为5157A。若依据公式整定：Idz=Krel*Krel=1.2-1.3
以回撤通道故障移变为例，采区变电所整定计算值应为：
Idz=Krel* =1.3*4854=6310A （公式来源《煤矿电工手册》第二分册上）效验：/=4549/6310=72.1%>70% 整定值不符合要求
因此不能采用该算法进行无时限速断的整定，且故障实际发生值为4715A，理论计算值远大于实际值，保护器无法动作。若要保证动作的灵敏可靠可直接以最小两相短路值作为整定值。（见图1）
上图为矿井Ⅰ段由110kV变电所至采区变电所这一回路的继电保护目录树，可以体现由上至下的每一级级差，根据整定值，为了保证继电保护动作的灵敏性，采区变电所进线整定值为3276A，仍小于上述案例中的三相短路电流值4715A，发生故障时仍有可能越级至中央变电所，但是若按照三相短路电流整定则不能在发生两相短路时迅速切断故障而造成设备的损坏。按照目前的整定方式，虽然仍可能出现越级跳电的情况但是采区变电所出线开关绝采用两段式保护，过流Ⅰ段值较小，可以快速切断故障点，当故障电流很大时，也可以有效把故障点控制在井下，避免造成大面积失电。
三、结论
三段式保护与两段式保护在实际运行中各有优缺点，在保证安全可靠供电的同时，对动作的选择性必须有所取舍。针对我矿现有情况现已采用两段式保护与三段式保护混合保护方式，在110kV变电所至中央变电所至采区变电所这一类具有较大负荷且供电距离长，用电负荷多的回路采用三段式保护，在其他二级站仍采用两段式保护，既有效避免了越级跳电造成对生产的影响，也保证了继电保护的灵敏可靠。
作者简介：
叶广磊（1981-），男，工程师，2004年毕业于安徽理工大学信息与计算科学专业，现工作于淮矿西部煤矿投资管理有限公司。