井下电网短路越级跳闸的原因分析和探讨

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1、井下电网短路越级跳闸的原因分析和探讨摘要：本讲义介绍了目前煤矿井下供电系统的现状，针对井下短路故障时越级跳闸的原因进行了分析，并给出了自己认为可行的解决办法：对于短路故障的越级跳闸提出了一种将井下高压防爆开关的智能综合保护器的采样、处理、输出等冗余环节作为后备保护，加以直接的电流速断保护的改造方案。实际运表明,经改造后的BGP系列高压防爆开关一定程度上避免了因越级跳闸造成的大面积停电事故，减少了安全隐患,提高了生产效率；漏电保护的改造基本上满足了漏电故障准确跳闸的要求，提高了供电的安全性和可靠性。关键词：井下供电、短路故障、越级跳闸、内容：煤矿井下发生短路故障时，地面35/6kV变电站高压

2、开关柜发生动作，但井下普遍使用的配有智能综合保护器的BGP系列高压防爆开关却不发生保护瞬动跳闸，而是在上一级电源短路保护速断跳闸后，才导致高压防爆开关失压跳闸。井下由于高压线路铺设较短，高压设备之间间隔相对不大，故障点一般距离各个高压配电点都不太远，很容易造成或者发生多级高压馈电开关同时跳闸，这各是煤矿井下电网的一个普遍弊端。因而在井下电网发生短路故障的时候频繁出现越级跳闸。（同时，井下供电系统发生漏电故障时漏电保护因不能准确地判断故障线路，也可以造成高压防爆开关误动或拒动等现象）。由于越级停电跳闸影响范围大，给故障的查找和供电的恢复带来麻烦，直接影响安全生产。为此，深入分析越级跳闸保护机

3、理,对煤矿井下连续供电、确保安全生产具有十分重要的意义。1、煤矿井下电网越级跳闸的原因及分析1.1煤矿井下电网越级跳闸的原因煤矿井下目前使用的高压防爆开关在选型上没有与地面变电所的供电设备合理配套,特别是没有合理地整定保护器的配合。由于煤矿井下供电的特殊性,即速断保护的无时限特性,更给保护器的选用和整定带来了技术难题：目前国内的短路保护要求动作时间小于0.2s，也就是直接向煤矿井下供电的最上一级开关的短路保护动作时间为0.2s,在如此短的时间内实现保护器时间上的配合,无论在理论上还是在现有设备的制作水平上都很难实现。1.2煤矿井下电网越级跳闸的分析煤矿井下目前使用的高压防爆开关动作时间=保

4、护器动作时间+高压防爆开关固有动作时间。保护器动作时间=保护采样时间+单片机处理时间+继电器输出时间=0.04+1/∞+0.02=0.06(s)高压防爆开关固有动作时间=24V跳闸电磁铁的动作时间+跳闸机构动作时间+真空断路器动作时间=0.08+0.1+8/(1000×1)=0.188(s)当发生短路时总的速断动作时间为保护动作时间=保护器动作时间+高压防爆开关动作时间=0.06+0.188=0.248(s)就开关和保护器本身来讲，动作时间均满足要求，但当开关和保护器一起配套使用时，保护动作时间却大于0.2s，即0.248s。目前，煤矿地面向井下供电的最上一级高压开关柜总的速断动作时间一般

5、都要小于0.2s。由于煤矿地面的高压开关柜和井下的高压防爆开关在一起配套使用，当井下发生短路故障时，地面的高压开关柜动作快于井下的高压防爆开关，因而造成煤矿井下越级跳闸现象。2、煤矿井下电网越级跳闸的解决方法高压供电速断越级跳闸的解决方法(1)如果能对BGP系列高压防爆开关动作时间进行改造，缩短保护动作时间，将井下高压防爆开关的智能综合保护器的采样、处理、输出等冗余环节作为后备保护，加以直接的电流速断保护，电流继电器采用比原有保护装置动作时间更快的电流继电器，尝试的改造如下：即将高压防爆开关原电流互感器2K1、2K2去电流源部分不用，新增加2个DL-32型电流继电器作为短路保护的主保护，原

6、高压防爆开关短路保护作为后备保护。改造后的BGP系列高压防爆开关原理如图1所示。(a)采样部分原理图(b)控制部分原理图图1改造后的BGP系列高压防爆开关原理图改造后的BGP系列高压防爆开关由于短路保护直接作用于电流继电器，缩短了开关短路保护速断的跳闸时间，增大了井下高压防爆开关的动作几率,大大减少了越级跳闸的几率。(2)完善保护整定：优化煤矿地面与井下的配合方案，在满足保护可靠系数的条件下，地面可适当放大速断保护定值，同时尽量缩小过流保护时限定值，使入井回路电缆采取保护实现分段保护，在满足设备运行的前提下，井下尽量缩小速断保护定值，并且保证保护配合不存在死区，逐级的保护整定按实际情况进行

7、降级整定，正确的整定是预防越级跳闸的领一各有效手段。3、结语本文主要分析了煤矿井下发生短路越级跳闸的原因，并提出了个人理解的两个解决方法。但是在实际使用中，保护器的改造难度也是相当的大，操作起来也比较困难。不过现在已经有一些科研机构（济源矿用），已经研发出相对比较灵敏的保护器，如果外加串联安装这种保护装置，理论上是可以有效地预防越级跳闸，提高了供电的安全性。