煤礦供電保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)改造方案

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摘要：目前，常村煤礦供電保護(hù)系統(tǒng)存在著定值整定困難以及越級(jí)跳閘等問題，這些問題的存在對(duì)于供電系統(tǒng)的可靠運(yùn)行會(huì)帶來極為不利影響。從常村煤礦目前供電保護(hù)系統(tǒng)實(shí)際問題出發(fā)，分析了常村煤礦供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘問題具體原因，并且設(shè)計(jì)了常村煤礦供電保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)改造方案，從實(shí)際運(yùn)行情況來看，常村煤礦供電保護(hù)系統(tǒng)經(jīng)過技術(shù)改造之后運(yùn)行穩(wěn)定，最大限度地防止了越級(jí)跳閘問題出現(xiàn)，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦；供電保護(hù)系統(tǒng)；越級(jí)跳閘；技術(shù)改造

1常村煤礦供電系統(tǒng)問題分析

最近幾年時(shí)間，常村煤礦在開采過程中所使用的機(jī)械設(shè)備數(shù)量越來越多，開采作業(yè)的機(jī)械化水平逐步得以提升，而且井下開采作業(yè)面也逐步的擴(kuò)大，使得供電系統(tǒng)也隨著煤礦開采的不斷深入而一直延伸[1]。另外，由于常村煤礦井下作業(yè)條件具有一定特殊性，使得供電系統(tǒng)面臨著一定的安全問題。

1.1供電系統(tǒng)中越級(jí)跳閘問題嚴(yán)重

在常村煤礦之中，作業(yè)面所采用的保護(hù)裝置為速斷過流保護(hù)裝置，因?yàn)槊旱V作業(yè)面所面臨的環(huán)境相對(duì)較為復(fù)雜，同時(shí)作業(yè)面設(shè)備在供電過程中所涉及距離相對(duì)長(zhǎng)，設(shè)置有3端線路，不存在相應(yīng)的時(shí)間極差，供電系統(tǒng)之中供電線路的具體保護(hù)定值無法準(zhǔn)確加以確定，未能設(shè)置最小的保護(hù)區(qū)間。而且，由于煤礦開采過程中不同級(jí)別的采區(qū)之間所設(shè)置變電站存在級(jí)聯(lián)問題，因此，僅僅借助于設(shè)置時(shí)間極差這一方法針對(duì)不同供電線路加以整定基本無法實(shí)現(xiàn)，在供電系統(tǒng)之中，在出現(xiàn)短路問題情況下便經(jīng)常發(fā)生越級(jí)保護(hù)問題，使得作業(yè)面出現(xiàn)了較大范圍停電現(xiàn)象，對(duì)于作業(yè)的安全性影響極大[2]。

1.2漏電保護(hù)不能夠進(jìn)行有效比較使得誤動(dòng)作頻出

常村煤礦所采用的漏電保護(hù)裝置其自身所擁有抗電磁干擾性能相對(duì)差，進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸以及數(shù)據(jù)信息處理對(duì)應(yīng)速度均相對(duì)慢，不同的支路之中零序電流唯有結(jié)合其具體狀況加以辨別，不能夠確保將不同的支路和其上級(jí)支路加以對(duì)比分析。若是發(fā)生接地問題亦或是漏電問題情況下，因?yàn)槌４迕旱V所采用的保護(hù)裝置不具備集中選線這一功能，使得非故障供電線路存在誤拉閘問題，而在進(jìn)行供電恢復(fù)過程中則需要消耗相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間。

1.3供電系統(tǒng)保護(hù)裝置功能不夠齊全

目前常村煤礦所應(yīng)用到的供電系統(tǒng)保護(hù)裝置對(duì)應(yīng)功能不夠齊全，無法很好地達(dá)到供電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行需求。常村煤礦所應(yīng)用的保護(hù)裝置僅僅可以針對(duì)線路之中存在的故障信息加以記錄，但是未能應(yīng)用相應(yīng)的故障錄波軟件，不能夠?qū)收闲畔⒓右苑治觥Ｔ谶M(jìn)行定值修改時(shí)，也只能是借助于設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)的一些按鈕加以實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行供電系統(tǒng)的整定過程中不僅整個(gè)工作較為繁瑣，同時(shí)又會(huì)消耗大量的時(shí)間，使得人工作業(yè)強(qiáng)度進(jìn)一步增大。另外，常村煤礦所應(yīng)用的供電系統(tǒng)保護(hù)裝置其通訊能力相對(duì)較差，井下供電系統(tǒng)保護(hù)裝置與井上監(jiān)控裝置之間沒有有效的通訊，所以，無法實(shí)現(xiàn)“遙信”、“遙控”以及“遙測(cè)”等功能，需要人工對(duì)井下供電系統(tǒng)加以巡查，而且對(duì)于高爆開關(guān)進(jìn)行操作過程中同樣需要借助于人工完成。

2常村煤礦供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘問題具體原因

目前，在常村煤礦供電系統(tǒng)之中，存在的主要問題便是越級(jí)跳閘的問題，而出現(xiàn)越級(jí)跳閘問題的原因又較為復(fù)雜，所以，需要結(jié)合常村煤礦具體情況，針對(duì)發(fā)生越級(jí)跳閘問題的具體原因加以探究。常村煤礦現(xiàn)階段依舊采用的是速斷過流裝置，在上圖之中相應(yīng)的方塊結(jié)構(gòu)便為速斷過流裝置，因?yàn)椴淮嬖跁r(shí)間極差，使得其必須對(duì)于整條線路加以保護(hù)。其中705號(hào)供電線路之中所設(shè)置的速斷過流裝置具體保護(hù)區(qū)間為由705開關(guān)起始至1#變電所之中1號(hào)進(jìn)線高爆開關(guān)區(qū)間對(duì)應(yīng)供電線。2#變電所對(duì)應(yīng)的2號(hào)高爆開關(guān)速斷過流裝置具體保護(hù)區(qū)間為2#變電所對(duì)應(yīng)的2號(hào)負(fù)載饋線區(qū)間。若是2#變電所對(duì)應(yīng)的2號(hào)高爆開關(guān)負(fù)載饋線和母線相接近部位出現(xiàn)短路問題，因?yàn)榇烁弑_關(guān)至1#變電所對(duì)應(yīng)的2號(hào)高爆開關(guān)對(duì)應(yīng)供電線長(zhǎng)度為620m，兩者發(fā)生短路情況下所出現(xiàn)的電流值大小幾乎一致，如此便會(huì)使得速斷過流保護(hù)的具體定值不易進(jìn)行整定，而且在發(fā)生短路問題情況下出現(xiàn)的電流值又相對(duì)大，會(huì)導(dǎo)致越級(jí)跳閘問題的出現(xiàn)，使得1#變電所對(duì)應(yīng)的Ⅰ段母線以及2#變電所對(duì)應(yīng)的Ⅰ段母線均會(huì)出現(xiàn)斷電現(xiàn)象。

3常村煤礦供電保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)改造方案

3.1供電保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)改造方案概述

此次所進(jìn)行的供電保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)改造其借助于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖局域網(wǎng)，確保供電系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行信息能夠達(dá)到全站共享的目標(biāo)，確保把不同采區(qū)之中變電所內(nèi)的全部高爆開關(guān)對(duì)應(yīng)模擬量和開關(guān)量等數(shù)據(jù)信息都集中于井上控制系統(tǒng)之中的測(cè)控設(shè)備上，這樣便能夠確保保護(hù)測(cè)控設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)地結(jié)合具體數(shù)據(jù)開展保護(hù)匹配工作[3]。把3端供電線路和多端供電線路所涉及區(qū)間看做是相對(duì)大節(jié)點(diǎn)，然后針對(duì)這一節(jié)點(diǎn)利用基爾霍夫定理加以判別，從而得出此區(qū)域內(nèi)供電系統(tǒng)的平衡情況，最終通過判別結(jié)果得出發(fā)生故障問題的位置，保障出現(xiàn)饋線故障問題情況下聯(lián)絡(luò)線處于可靠狀態(tài)，不會(huì)出現(xiàn)動(dòng)作，這樣便能夠防止發(fā)生越級(jí)跳閘的問題。所設(shè)計(jì)的供電保護(hù)系統(tǒng)改造方案如圖2所示。在所有開采區(qū)域內(nèi)變電所的全部進(jìn)線高開內(nèi)側(cè)部位設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)裝置，確保線路之中電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)以及開入量數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)均能夠達(dá)到數(shù)字化轉(zhuǎn)化的目標(biāo)，然后借助于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖局域網(wǎng)絡(luò)將相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息輸送至設(shè)置在1#與2#變電所之中的光信號(hào)傳輸接口裝置之中，而且還可以收到設(shè)置于井上測(cè)控設(shè)備所發(fā)出的出口命令信息，確保實(shí)時(shí)地對(duì)開關(guān)裝置進(jìn)行控制，保障開關(guān)能夠準(zhǔn)確完成跳閘動(dòng)作、合閘動(dòng)作等。測(cè)控設(shè)備會(huì)依照所接收到的相應(yīng)數(shù)據(jù)信息開展邏輯計(jì)算工作，然后借助于隔爆類型的光傳輸接口裝置將所作出的相應(yīng)控制指令下發(fā)到各個(gè)保護(hù)裝置之中，確保對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行精準(zhǔn)的保護(hù)。

3.2供電保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)改造方案實(shí)施

此次針對(duì)常村煤礦供電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造是采用的全數(shù)字改造方案，在此技術(shù)改造方案之中，將作業(yè)面供電系統(tǒng)之中以及較易發(fā)生越級(jí)跳閘問題的6kV供電線路之中均設(shè)置上智能保護(hù)裝置，借助于光纖局域網(wǎng)把實(shí)時(shí)所收集到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)綔y(cè)控設(shè)備之中，在實(shí)現(xiàn)了全站數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)共享目標(biāo)前提下依照下列具體原則進(jìn)行配置保護(hù)工作：（1）不同的變電所所對(duì)應(yīng)聯(lián)絡(luò)線路之中均設(shè)置雙側(cè)差動(dòng)保護(hù)裝置，同時(shí)設(shè)置上3端供電線路的差動(dòng)保護(hù)裝置[4]；（2）不同的變電所所對(duì)應(yīng)母線之中均設(shè)置上母線差動(dòng)保護(hù)裝置；（3）不同的負(fù)荷供電線路之中均設(shè)置上對(duì)整個(gè)供電線路有保護(hù)作用的過流速斷保護(hù)裝置。依照常村煤礦目前供電系統(tǒng)實(shí)際情況。此次針對(duì)常村煤礦供電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行的改造確保了不同的保護(hù)裝置都設(shè)置有相對(duì)精準(zhǔn)的動(dòng)作控制范圍，在供電系統(tǒng)之中出現(xiàn)了相應(yīng)的故障問題情況下，保護(hù)動(dòng)作都可以依照最小斷電區(qū)域這一保護(hù)原則進(jìn)行動(dòng)作，而且能夠進(jìn)行全數(shù)字化控制，確保對(duì)供電系統(tǒng)的保護(hù)更為靈活，能夠有效解決常村煤礦供電系統(tǒng)存在的越級(jí)跳閘故障問題。

4常村煤礦供電保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)改造實(shí)際效果

此次針對(duì)常村煤礦供電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息全站實(shí)時(shí)共享的目標(biāo)，而且所設(shè)計(jì)供電保護(hù)系統(tǒng)擁有相對(duì)強(qiáng)的錄波功能，所以，在發(fā)生保護(hù)動(dòng)作情況下便能夠?qū)崿F(xiàn)全站錄波操作，對(duì)于供電系統(tǒng)之中的電流值、電壓值以及開關(guān)量等數(shù)據(jù)加以全面記錄，可以將出現(xiàn)故障問題時(shí)相關(guān)信息完成橫向?qū)Ρ纫约翱v向?qū)Ρ?，從而確保更加準(zhǔn)確找到故障問題，給常村煤礦工作人員可以在最短時(shí)間之中將供電系統(tǒng)故障問題清除工作給予了非常大的支持，作業(yè)人員能夠借助于終端顯示裝置在井上控制室之中進(jìn)行查看，對(duì)波形開展分析工作，同時(shí)也能夠?qū)⑾鄳?yīng)信息傳輸至調(diào)度室。在常村煤礦供電保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)改造實(shí)際運(yùn)行近兩年的時(shí)間內(nèi)，從實(shí)際運(yùn)行情況可以看出，所進(jìn)行的供電保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)改造運(yùn)行非常穩(wěn)定，相關(guān)設(shè)備所擁有的功能較為齊備，而且擁有相對(duì)強(qiáng)的擴(kuò)展功能，便于作業(yè)人員進(jìn)行日常巡檢以及維護(hù)，確保了對(duì)供電系統(tǒng)的保護(hù)擁有更為優(yōu)良的選擇性以及迅速性，最大限度地避免了越級(jí)跳閘問題出現(xiàn)，可以達(dá)到常村煤礦作業(yè)面供電保護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的相關(guān)要求。

5結(jié)束語(yǔ)

煤礦井下作業(yè)環(huán)境相對(duì)而言較為復(fù)雜，供電系統(tǒng)在運(yùn)行過程中也會(huì)受到很多外界因素的干擾，便極易導(dǎo)致供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題。若是供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題，將會(huì)嚴(yán)重影響到煤礦正常開采作業(yè)，還有可能導(dǎo)致井下瓦斯聚集，對(duì)于井下作業(yè)人員人身安全造成極大威脅。常村煤礦結(jié)合自身供電系統(tǒng)實(shí)際情況，通過建立防越級(jí)跳閘保護(hù)系統(tǒng)，對(duì)供電保護(hù)系統(tǒng)加以改造，在經(jīng)過一年多的運(yùn)行之后，經(jīng)過改造后的供電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，日常維護(hù)作業(yè)較為簡(jiǎn)便，能夠?qū)╇娤到y(tǒng)進(jìn)行有效保護(hù)，取得了良好的運(yùn)行效果，值得其他煤礦推動(dòng)應(yīng)用。

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作者：劉峰 單位：同煤集團(tuán)晉華宮礦