煤矿供电系统防越级跳闸系统设计与应用研究.pdf
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1、煤矿供电系统防越级跳闸系统设计与应用研究蔡成宇,刘念静,张庆龙,田甜(枣庄矿业集团田新安煤业有限公司,山东济宁2 7 2 10 0)摘要:煤矿井下电网的安全非常重要,为避免电网出现故障,需要设计电气保护系统。本文探讨电气保护系统的工作原理和结构,并将其与传统的电气保护系统比较。最后,采用实验证明电气保护系统的可靠性。关键词:井下电网;电气保护系统防越级跳闸;闭锁中图分类号:F406.3;TD611电力系统的稳定性与可靠性对于保障煤炭开采的顺利进行至关重要。煤矿井下狭窄的巷道空气潮湿,大量设备和电缆时常被拖拽,这种恶劣的环境使得电气设备和电缆发生短路事故时有发生。越级断路会给井下的电力供应造成极
2、大损害,也会给生产带来极大的损失,甚至有可能引发毁灭性后果,威胁着矿山的安全。有效处理煤矿井下供电系统中出现的过度断开现象,是保障煤矿安全生产的关键,意义重大。1造成井下高压电网越级跳闸的原因1.1线路保护措施不当煤矿井下的恶劣环境,使得输电线路的安全防护变得极为困难,尤其是在煤矿开采作业区域。更不利的是,输电管线必须穿越污浊的矿洞,因为施工的需要,不可避免地出现来回拖拽的现象。为了确保矿山的安全运营,输电线路的电压必须符合标准。随着高压输电线路的日益增多,加上人力、物力的作用,电缆的绝缘层受到损伤,这就给线路带来短路风险。高压输电线路的短路,跳闸风险难以避免。1.2电源开关设置不合理进行井下
3、作业时必须使用各种电气设备,例如照明设备。这些设备被划分为不同的部分,必须定期更新。为了解决这个问题,必须大规模改造电源开关的端口。虽然现在煤矿井下的电源开关大多具备了高压防爆的功能,但是由于其复杂的结构和操作过程,很难确保其完整性,这就给一些特殊的开关设备带来了极大的安全隐患,甚至会造成严重的后果。例如,常见的开关设备通常包含继电保护和高压防爆开关。尽管有些开关设备可能会被随机采用,但其无法满足标准化要求,也无法提供防爆或继电保护功能,因此无法满足高压输电线路的安全保护需求。由于越级跳闸的可能性极小,因此很容易实现。除此之外,井下环境的潮湿16文献标识码:B文章编号:10 0 8-0 155
4、(2 0 2 3)10-0 0 16-0 3和杂乱会严重影响开关的灵活性,降低使用效率。井下和上的开关操作速度不一致,导致系统的稳定性受到了影响。加上井下防爆开关运行缓慢,会使井上防爆开关无法及时响应。1.3电流短路速断保护失效通过对供电线路的实时监控,能够迅速采取有效措施确保设备的安全运行。一般而言,由于井下输电线路的短路电流有很大的变化,继电保护的应用范围扩大。如果出现短路,应立即采取有效的上下级断路保护措施,以最大限度地减少危险发生,确保井下电路的安全运行。虽然传统的井下线路布置方法大多是以短距离的多分段式为主,但是由于其两端的短路电流较小,而且为了确保安全,必须进行有效的继电保护,这就
5、导致了速断保护的可靠性受到了一定影响。简而言之,在短路状态下,由于双方的电流相差不大,导致双方的速断保护反应时间非常短,甚至出现了上级速断保护优于下级的情况,即出现了越级跳闸。设计远程多段输电系统,若线路的横截面较大,会增加短路电流,进而降低上下级速断保护的灵活性,甚至会出现越级跳闸的情况。2防越级跳闸技术应用原理分析2.1电流差动原理电流差动保护是一种基于电流流动原理的保护方式,其可以有效地阻止电流流过一个完整电路,并且保证电流的平稳流动。电流差动保护方式的特点是,可以有效地阻止电流流过特定的电路,并且保证电流的平稳流动。电流差动保护的原理比较简单,在防止电流过大的情况下,可以有效地保持电流
6、的平稳流动,避免电流过大的情况发生。然而,当采用特定的保护通道时,电流差动保护方式就仅适用于少数电流流过的电路,因此保护效果不够理想。由于多进线的保护协调存在缺陷,导致多层次之间的电流变化变得极其复杂,这也大大增加了实现电流变化的成本。电流差动保护结构图如图1所示。区外TA饱和IaldzIaKIres多端线路分相差动保护判据图1电流差动保护结构图2.2集中保护原理为了防止越级跳闸,应采用集中式保护方式。因为这种方法可以统一保护煤矿井下的电路,并且可以提高保护的效果。为了达成此目标,我们应利用数字化变电站技术,并利用传输接口将数据实时转换成可用的信息。使用先进的技术安装高效的防护设备,可以实现快
7、速的数据变换和精确的故障诊断。相比集中式防护,使用专门的传输通道可以降低运行成本。但是,采用集中式保护原理,可以有效防止越级跳闸,并且可以通过统一的保护方案降低越级跳闸的概率。2.3系统判别原理通过采用系统判别原理,可以有效防止越级跳闸现象的发生,将防越级跳闸保护措施落实到供电系统内部,有效地解决短路等故障。这种原理可以用来检测电流在短路网络中的变化,并向监控系统提交信息,以确定是否存在故障。如果存在,系统则会向相邻的开关发送指令,导致跳闸。采用电力监控系统,可以有效地降低成本,并且可以实现准确判断。尽管0 s(或小于3 5ms)的断电保护技术具有一定的优势,但由于实时性限制,仍然无法满足现行
8、继电保护标准和规程的要求,待进一步改进。2.4总线通信原理防止越级跳闸的技术原理主要有总线通信,其可以使用节点之间的故障信息交换,从而分析出当前系统的动态反应,并根据这些信息确定跳闸的优先级。虽然跳闸的目的是为了保护电力系统,但其也会给煤矿、地面变电站等供电设施带来不可忽视的危险。因为当前的开关跳闸只会切断当前系统的电源,而不会影响整个系统的正常运行。如果跳闸,那么就会导致上层网络中的电力被切断,进而导致整个区域的电力混乱。采用总线通信技术的实现成本虽然相对较低,但是由于其传输速度有限,容易出现多个节点之间的竞争,而且在工业环境中容易受到外界的影响,无法确保通信可靠性。3防越级跳闸关键技术为了
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