东庞矿采掘供电保护存在问题及改进.pdf

2 0 ∞年第5 期 河北煤炭 东庞矿采掘供电保护存在问题及改进 苑彦云，巩寿辉，张宝兰 河』￡金牛翡谢股份有胀公司衷庞矿，河北邢台0 5 4 2 0 I 摘要分析了东庞矿井下供电现状，指出了栗掘供电保护中存在的一些问题，介绍了实用新型短路 保护相敏保护及其应用形式，针对不同情况提出了更完善的改进方法。 关键词供电傈护；存在问题；改进 中图分类号T D 6 1 l ．5 文献标识码B文章编号l 0 0 7 1 0 8 3 2 0 0 3 0 5 ～0 0 3 7 一0 2 P r o b l e m sa n di m p m V i n go fe x c a V a t i o np o w e rs u p p l yp r o t e c t i o ni nD o n g p a n gC o a lM i n e Y U A NY a n y u n ，C O N GS h o u h u i ，Z l I A N GB a o I a “ l 概述 煤矿安全规程规定矿井采区供电线路上必须 设置短路和过负荷保护装置，还应装设选择性漏电 保护装置，3 6 v 以上及有危险的电气设备及金属外 壳、构架等都必须有保护接地，习惯上称之为三大保 护，即接地保护、漏电保护和过流保护。此外煤矿 安全规程还对单相断线保护、电压保护进行规定。 近年来随着技术进步，东庞矿井下电气保护的方法 和手段也发生了较大变化，～些新型保护如选择性 漏电保护、相敏短路保护也得到了应用，但是每种电 气保护都有它应用的局限性，分清它们的差别，正确 进行设置对安全生产有着积极的意义。 2 目前采掘供电保护中存在的问题 对过流保护的性能要求是快速性、可靠性、灵敏 性，东庞矿采用壁龛式供电 即在巷道上帮或下帮每 隔一定距离建有移变硐室 ，过流保护的前两个性能 容易保证。其灵敏性，由于和壁龛位置、供电距离、 开关整定值及变压器容量等许多因索有关往往较难 僳证。 壁龛供电有它的优越性。壁龛放置移变距工作 面距离越长，越经济，不仅省去辅助巷道工程，还可 减少设备移动次数。壁龛放置移变存在一定的不 足，即供电距离与保护灵敏度的矛盾．供电距离达到 一定长度，保护灵敏度就会下降，而不能充分发挥壁 龛供电优点。 以东庞矿2 3 0 3 工作面为例计算灵敏度，2 3 0 3 工 作面位于矿井南二采区上部，顶板破碎，不宜在巷中 扩帮建硐室 壁龛 所以将工作面供电移变及泵站放 在下巷口，2 3 0 3 工作面下巷长1 3 0 0 m ，采用设备基本 数据如下 似A 一3 0 0 ／45 型采煤机3 【 o k w s c z 一7 6 4 ，2x2 5 0 型工作面输送机5 0 0 k w P c M 1 1 0 型破碎机1 1 0 k W s z z 一7 “，1 6 0 型转载机1 6 0 k w 以上设备电压为1 1 4 0 v ．所用移变为K s G Z Y ～ 6 3 0 ，1 1 4 0 v ，其整定范围短路保护 3 一l o k ；过载保 护 0 ．4 1 止，如为低压侧馈电开关额定值，该例移 变馈电开关额定值为5 0 0 A ，据下列公式计算保护灵 敏度。 如 如一 ∑如 1 式中厶一开关整定值； 厨⋯一所有供电电机巾最大一台电机的起动 电流； ∑尼一其余电机额定电流之和。 q 厶／，z ≥1 ．5 2 式巾k 。一被保护电网最远端两相短路电流； J 。 3 知 3 5 0 0 1 5 0 0 A 为最小短路整定 值。 经汁算h 。。 1 6 3 6 A ，晚 1 6 3 6 ，1 5 0 0 1 ．0 9 显 然保护灵敏度不台要求，原煤炭部制订的煤矿低压 电网短路保护装置的整定细则规定，灵敏度墨为 被保护电缆干线或支线距变压器最远点的两相短路 电流值厶与过流保护的整定值L 之比，即置 厶， 万方数据 3 8 河北煤炭 ，，≥15 ，这就限制了壁龛式供电的优点的发挥，这 也是矿井供电保护中的一个大问题。基于工作而地 质条件限制，为使墨≥1 ．5 ．提出以下措施①加大 变压器容量；②并联电缆；③降低整定值 采用新型 棚敏保护 。前两种措施需要大量投资及工时，简便 可行的只有第三种方法。 3 相敏短路保护 3 ．1 相敏短路保护应用 为解决上述供电中的灵敏度问题．在移变低压 侧馈电中使用了相敏短路保护，就是利用相位变化 提取触发信号的短路保护。 相敏短路保护是通过检测电机在起动时与短路 时相电流与相电压问相位角不同，利用这个差别实 现相敏保护。电机正常起动十 6 9 ．5 。一6 3 。，c o s o3 5 0 ．4 5 ，当电网发生短路时， 2 5 ．8 0 ～0 0 ，c o s 十 O ．9 一1 ．O ，尤其短路出现在远端，短路电流近阻 性，功率因数较高，相敏保护灵敏度很高，可靠切断 电路。以东庞矿使用的英国B A L D w Ⅳ＆F R A N c I s 公 司的L c 3 3 负荷中心的相敏短路保护作以说明，如图 1 所示。 图J相敏短路保护原理示意 当来自电流互感器的电流信号，与 取自同一 相 电压u 分别经I c ．和l c 整形后进入异或门A 。 当，、u 相位差≠增大时，异或『1 输出高电位的 时间长，经电容滤波及绝对值电路后，再经模数转换 后的数值也增大。 当，、u 相位差≠减少时，异或门输出高电位的 时间短，A ，D 转换后的数字也小，转换后的数值经与 计算机设置的数值比较后，发出高电平跳闸信号。 3 ．2 相敏短路保护应用效果及存在问题 相敏短路保护的突出优点即能自动识别电机起 动还是短路，相敏短路保护整定值最大为用电设备 2 0 0 3 年第5 期 电机额定值的4 倍，而其他短路保护其最小整定值 为电机额定值的7 倍以上，应用相敏保护后，可在不 降低保护灵敏度的情况下，加陈供电距离，减少变压 器使用台数．东庞矿采区工作面制约供电距离长短 的不是线路压降，而是短路保护灵敏度。生产中有 时受顶板，跨采及充填等条件所限，供电距离只能加 长，而又不能采取其他办法，保证灵敏度大于l5 ， 只有采用并联电缆来达到。东庞矿每个工作而一般 采用4 条u P Q 3 9 5 1 2 5 或u P Q 3 7 0 l 2 5 电 缆，巷长都在1 0 0 0 m 以上，使用相敏保护后，就可少 使用2 条电缆，以u P 0 3 9 5 l 2 5 或u P Q 3 7 0 l 2 5 的电缆平均1 5 0 元／m 计，可节约2 0 0 0 1 5 0 3 0 万元．即每个工作面单电缆一项就可节约3 0 万 元投入。 相敏短路保护使用中仍有局限性，对于电机过 载和断相发生时，相敏保护就不适用。又比如在变 压器出口短路时，由于电流是感性电流，c o s } 较小， 而短路电流却很大，如果依据相敏保护来做短路保 护，则很可能不动作，出现保护死区，这时靠电流幅 值原理的保护就很奏效，况且在电机起动时要发生 过渡过程，电流的波形也不规则，检测相位角也较困 难，不可避免要产生延时，对于实现快速断电很不 利。 4 搞好采掘供电保护的几点改进意见 1 在线路较长时，对于电机的保护可设置有 效实用的相敏短路保护，还要没置过载和断相保护， 对于变压器附近的短路仍靠电流幅值取样原理保 护。 2 对K s G z Y 系列变压器供电的线路，在不减 少原有保护的同时．可在变压器外部，增设相敏保护 器 国内已有该产品 ，同时建议厂家开发增设在变 压器内部的相敏保护插板。 3 对相敏保护要合理调整整定值，适应实际 工作情况。 4 从管理人手，定期对电气保护作试验，查出 问题及时处理，并积极消除隐患，不能被动使用保 护。 作者简介艽彦云 1 9 6 4 一 ．男，诃北晋州 ．河北叠牛能滩 艘份有限公司东庞矿调度室工程师。 收稿日期2 0 3 0 3 2 7 ；骗辑吕挂安 万方数据