煤矿供电继电保护系统整定的对策

山东能源枣庄矿业集团有限责任公司 靳远志

在电力系统中，要想系统稳定持续就必须要有保障。好比打预防针，要有提前的保护和预防一样，继电保护整定装置就是如此[1]。

1 加强煤矿供电设备中的电气保护开展的价值

推动经济社会的发展。随着社会对于煤矿资源的需求越来越大，加强对煤矿资源的开采是现代煤矿企业需要面临的主要问题。在煤矿开采过程中需要有关的供电设备为其提供动力支持，但供电设备在具体运行过程中会出现一定的问题，导致开采过程无法顺着进行，再加上煤矿开采的环境一般比较恶劣，通常是在井下作业、温差较大且空间比较密闭，如果这个时候供电设备出现了故障，就会极大的影响了人们的正常作业，很容易发生有关的安全事故，所以为了更好的保障整个供电设备的安全，就需不断提高对电气保护的重视度，加强电气保护技术的应用，从而更好的实现我国经济的发展。

提高煤矿开采的效率。对煤矿开采过程中加强电气保护，可以保证整个供电设备平稳的运行，为煤矿开采提供动力的支持，从而更好的保障了煤矿开采作业的正常工作，大大的提高了煤矿开采的效率。实现了煤矿开采行业的优化和转型，提高煤矿开采企业的核心竞争力。

2 目前煤矿供电设备以及电气保护的现状研究

2.1 煤矿供电设备的发展现状

随着现代煤矿生产企业规模的不断扩大，在很多设计方面都存在着很多的问题，从而使得电气设备极易出现故障，从而酿成了一些人身意外事故。此外随着一些煤矿升降机的使用，需要越来越多电能的支持，但缺乏了安全稳定的供电环境，在对一些供电进行设计时，安装人员行为不规范，甚至进行偷工减料，留下了很严重的安全隐患。有一些施工人员在开采的时候会进行拉长作业线的操作，供电距离远远超过标准距离，这就使得供电过程中会出现电压不稳、供电效果差的现象。此外供电设备的养护工作也是非常重要的，现在很多人员都没有重视到对供电设备的保护，供电设备长时间进行作业而没有进行相应的检修，从而导致供电设备极容易出现老化现象，供电设备效果也有所下降，无法很好地满足现代煤矿生产企业的需求。

2.2 目前供电设备电气保护的发展现状

很多煤矿企业根据供电设备自身情况开展了有关电气保护的措施，但对措施的落实效果不够明显。首先对电气保护系统的确定以及完善不到位，导致很多电器保护的技术和装置无法运用到实际的电气设备中，此外进行电气保护的有关装置存在着质量较差、性能不好的问题，同时还存在着对电气保护的形式过于单调，有一些企业仅对电气保护的装置进行了安装，并没有对其进行相应的检查，电器保护的装置自身就出现了问题，不能很好的发挥出电气保护的作用。

2.3 继电保护整定的最先参数错误

继电保护整定计算是依据电网基础数据来进行的，所以电网基础数据的正误是计算正误的前提和基础。就像做数学计算一样，倘若第一步数据是错误的，那么后面的计算都是错误的，哪怕过程再长、计算再精准都是如此。整定计算的最先参数错误表现在三个方面：一是各单位和部门最先上报的原始数据参数是错误的，这将导致后面的计算出错；二是系统参数建模发生错误，要么工作人员在录入数据时发生错误或整定的工作人员工作中的计算误差，这些也会导致后面的计算出问题；三是由于线路施工的阻力较大，一般工程在最后部分会于线路架通后第二天投产，所以计算时线路的阻碍则只能使用设计的参数，这可能将会导致设计的参数与实际的参数出现差距和误差，从而影响了整个计算的结果，出现错误。

2.4 整定计算的时间紧迫，容易出错

由于相关的管理规定，要求最新新建的工程或进行技术改进的工程必须在3和1个月之前提交相应的参数给有关部门，而且其中还会出现设备不到位或是多个建设同时进行投产，所以要在规定的时间期限里完成整定计算是相当困难和紧迫的，这就会影响到工作人员的计算，因为赶时间，所以没时间检查或者重新计算，只能快，以至于出现错误的概率不低。

2.5 整定计算的保护装置的选用

随着电力系统的发展，继电保护的更新和进步，逐渐从集成电路和晶体管等保护装置逐渐过度到使用微机型继电装置，而且运用范围和比例也越来越高，但这一款要求也更高。再加之市场上的继电保护装置也越来越多样化、各种保护装置虽然运行的结果一样，但或多或少它们的运行原理和过程有着或大或小的区别，这就更加要求工作人员能熟悉了解相关的原理和运作过程，这样才能专业、熟练的掌握装置，以便应对电力系统出现的各种状况和问题，防止对保护装置的原理不清楚而出现了错误的整定，影响结果。

2.6 瞬时电流速断保护区间范围存在的问题[2]

在煤矿继电保护整定计算中，瞬时电流速断保护范围的计算往往被忽视或有些单位根本就没计算过。煤矿供电线路大多采用电缆线路，距离短、线路阻抗值小，电网在最大、最小不同的运行方式下的系统阻抗差别较大，故易造成最大运行方式下计算的电流速断保护在最小运行方式下产生拒动的现象，致使无法及时切除故障电流而损坏电气设备。在电流速断保护整定计算时，应通过计算保护范围观察电流速断保护是否满足保护范围不小于线路全长20%的规定，及时调整不合理的保护整定值，确保电流速断保护在线路短路故障状态时有足够的保护范围，能迅速切断故障线路。

图1 电流速断保护范围曲线图

图1表明在线路不同地点短路时短路电流Id 与距离L 的关系。曲线1是在系统最大运行方式下三相短路电流曲线；曲线2是在系统最小运行方式下两相短路电流曲线；电流速断保护的动作电流Idz为直线3，它与曲线1和2分别相交在M 和N 点。从图1还可看出，电流速断不能保护全长，最大保护范围是LM，最小保护范围是LN。瞬时电流速断保护的主要缺点是不能保护线路全长，有较大的保护盲区，需采取其他更为合理的保护方法来消除保护盲区。

3 不断优化煤矿供电设备中电气保护中的问题的具体措施

3.1 根据煤矿企业的现状确定电气保护的方案

煤矿企业在开展电气保护时，首先需设置电气保护方案，电气保护方案的确定要基于自身企业的实际现状。首先要加强对该方面的重视以及资金的投入力度，对供电设备以及电气保护的装置进行定期的检修，及时发现设备中所存在的故障并进行解决。同时还需对双回路的电源线路进行检查，确保供电的安全，没有存在漏电的现象。对于供电线路过长的问题需不断优化整个电路的布局，确保每一处都可有相应电源的支持，减少一些供电的压力。要结合煤矿作业的具体环境对各项装置和设备的性能以及功能进行优化，更好的提高工作的效率。

3.2 积极对电气保护的形式进行创新

很多煤矿企业使用的供电设备都是高压开关柜，防爆配电装置这类设备。要根据不同设备自身的特点来选择合适的电气保护内容。如在对高压开关柜进行供电保护时，通常会采用机电保护的技术并配备相应机电保护的装置，如果供电设备的元件出现故障，该装置就可准确地断开故障部分，保证其他部分的正常工作，目前应用比较广泛的是微机保护，极大的保证了煤矿生产的安全性。此外，在对一些低压的供电设备进行电气保护通常会采用智能开关的装置，如装置出现漏电现象有关装置就会进行跳闸处理，这样可很好的保障电路的稳定，同时也大大的控制了成本。总而言之，为更好的保障煤矿供电设备电气保护的效果，需更好的认识到电气保护与供电设备中的联系，不断提高电气保护的效率。

3.3 继电保护整定计算的危险点解决措施

一是要求有关部门在上报数据参数前严格按照相关的规定进行计算，不仅如此还需工作人员用足够、充裕的时间来整定计算，最好能仔细的检查或再次整定以防止失误造成的错误，最后应按时上交参数，不能有所延误，造成恶劣的影响。

二是工作人员在收集数据时不要以书本理论等数据为支撑和前提，而要从实际出发、以现实数据为准，这样才是正确的，因为现实是变化的、数据也是一样，我们需跟着一起变化。这包括：对现场的设备诸如变压器、线路等进行现场的即时测验，然后收集好参数。这要求加强相关的监督和管理，这样才不会偷懒应用理论参数出现错误的状况；在进行整定计算前，就应安排有关人员专门对图纸进行仔细检查，看是否出现了问题。首先是要求要设计严谨规范，其次是要求工作人员在整定计算时严格按照这个设计规范进行，避免依靠经验、感觉一类。最后是在验收时要做相关测验，但前提是需要保护性的测验；接着还要对原始的参数进行核查，如出现了问题要及时沟通解决。最后维护的相关单位在进行验收时也同样需要进行相关检验，以确保整定计算的正确性，避免失误。

三是在计算时要保证相关的计算和数据能与说明书对应上。首先要认真仔细阅读相对应的说明书，一定要确保技术一致。在这进行整定计算时还需要定值清单，这样操作时就需要出具保护的定值通知单。

四是整定计算最好需要配合系数。这要求认真学习相关规程，并在规程的前提下结合到实际，制定灵敏和有选择的原则。如存在长时间的检验值且又是临时的、就应进行检验，以保证这种方式能符合灵敏性和选择性的要求。

五是需要熟悉整定计算前后所需设备的运行原理。

3.4 采用瞬时电流闭锁电压速断保护解决电流速断保护盲区问题

采用瞬时电流闭锁电压速断保护作为线路Ⅰ段主保护，由于电流元件为闭锁元件，电压元件用于控制保护区，基本能同时满足灵敏性和选择性的双重要求，延长了保护范围，有效解决了因供电线路较短带来的电流速断存在保护盲区以及越级跳闸的问题。瞬时电流闭锁电压速断保护工作方式：主要是利用短路时电流增大和电压降低的特点，采用电压速断元件瞬时切除线路故障，延长保护范围，使保护范围大于线路全长的20%，受系统运行方式变化影响较小，而单独电流速断保护区则很短，尤其适用于无时限电流速断保护灵敏度不能满足要求的电网。

图2 保护计算示意图

瞬时电流闭锁电压速断保护计算方法。按图2所示进行计算。电流整定(电流元件为闭锁元件，按保证线路末端故障有足够的灵敏度整定)：， 式 中为保护1的瞬时电流闭锁电压速断保护动作电流(TA一次值)，A；I(2)kB.min为系统最小运行方式下，被保护线路末端B 发生金属性两相短路时流过保护装置的最小短路电流，A；Ksen.I为系统最小运行方式下，被保护线路末端B 发生金属性两相短路时电流元件保证末端故障灵敏度的灵敏系数，一般取1.5；ZA-B为被保护线路全长的总阻抗，Ω；Xs.min为系统最小运行方式下，保护背后电源至保护安装处母线短路阻抗，为保护1的瞬时电流闭锁电压速断保护动作电压(TV 一次值)，V；UkB.min为系统最小运行方式下，被保护线路末端B 发生金属性两相短路故障时B 点的残压，V；Krel.U为瞬时电流闭锁电压速断保护的电压元件按躲过线路末端故障而引入的可靠系数，一般取1.3；UL为系统等效电源的线电压，V。

最小保护范围校验(在最大运行方式下)：

式中，Xs.max为系统最大运行方式下保护背后电源至保护安装处母线短路阻抗，Ω；Lmin%为瞬时电流闭锁电压速断保护的最小保护范围百分比。