特大型现代化矿井高压漏电保护系统的研制

针对现代矿井的高压漏电保护系统的研究,并根据实际煤矿情况举例进行了讲述。

第

卷第年

期月

中

国

安

全

科砚一

学,一

报

特大型现代化矿井高压漏电保护系统的研制傅桂兴’

介学广

山东矿业学院

黄珍成“充州矿务局东滩煤矿。

【摘变电所

要】本文介绍一特大型现代化矿井的高压漏电保护系统段母线

该保护系统能集中监护地面,

路馈出线井下中央变电所、、、、

、

段母线

路馈出线以及井筒中的四对并联下井

电缆具有自动选线选相声光报警数字显示自动记录及自检演示等功能还能区分永久性漏电和瞬间性漏电。

【关锐词】矿井

高压漏电

单相接地

保护系统

研制

高压漏电保护的含义及其在煤矿安全中的地位高压漏电的概念我国煤矿系统的、、

八

洲

、

一

千伏配电网均,,

属中性点绝缘系统个别的经消弧线圈接地

尚在试验阶段”

。

在这种三相系统中发生单“”,

“

网归归旧

归

户

相接地并不会形成单相短路故障

连接于

川

八八

…学一一一

‘

一

二

系统线电压上的三相设备电动机变压器

、

旧

等仍可继续运行,

。

但是系统中性点要发生,,

偏移接地相之对地电压变为零而非接地相之对地电压要上升到原来的,,

倍

。

从而、

,

「州图一。

洲

…,

全电网的非接地相之对地电容电流经分布电

容入地在大地中汇合后再经接地点接地相流回电网这就是高压漏电电流,

气

相金属性接地电流分布图

“

”

,

又称

“

零序电流”

”

。

所以中性点绝缘的高压电网,

“

单相接地

,

通称高压漏电故障,

“

”

。

由图

可

仁

看出①非接地故障线路的零序电流方向由母线指向负荷侧其大小取决于本线路对地分布电容的大小。

人夕十

一

、、

‘

②接地故障线路的零序电,。

流方向由接地点指向母线其数值等于所有

非故障线路对地电容电流之总和

故障支路

图

相金属性接地矢量关系嗯

,

副教授高级工程师

“

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针对现代矿井的高压漏电保护系统的研究,并根据实际煤矿情况举例进行了讲述。

第一期

傅桂兴等特大型现代化矿井高压漏电保护系统的研制。、

零序电流图

非故障支路的零序电流式。

、

几一

。

,

与零序电压

三者之间的相位关系见图

。

中

,

门

,。

,

,

。

一

。。

,。

漏

电保护的重要性“

漏电保护素称煤矿井下三大保护之一这是因为井下电网漏电不仅容易导致人身触,,。

”

“

”

。

电伤亡而且漏电产生的电弧或电火花常常导致井下瓦斯和煤尘爆炸而高压电网的单相接地故障如不及时排除其接地故障引起的过电压还常常导致电气设备绝缘薄弱环节的击穿损,,、

坏并进而引发两相接地短路的发生使故障危害进一步扩大,,

。

因此《煤矿安全规程》,,

年

版第

条明确规定,

“

矿井地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上应装设有选择性,

的单相接地保护装置供移动变电站的高压馈电线上必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置”

注

“

动作于跳闸的六字是”,

”

年版本新加的

,

年版本上没有。

。

“

井下

低压馈电线上应装设带有漏电闭锁的检漏保护装置或有选择性的检漏保护装置,

”

所谓有选。

“

择性的单相接地保护或检漏保护装置

是指能准确选中漏电故障线路的保护装置

我国高压漏电保护技术的发展与现状尽管矿井低压漏电保护在五六十年代就广泛应用当时是无选择性的漏电保护高压漏电保护实际上是七十年代开始研制八十年代才有一定范围的应用,。、

,

但

据,

年、

月煤个矿一、

炭部组织成立的井中有肛

“

电网安全调研组对国内一

”

个矿务局,,

个矿的抽样调查在一

个矿使用了高压漏电保护的

种定型产品其中用得最多的是,

一

一

一

、

和

一

等几种大多采用晶体管电路唯有月,

拜

一

一

应用了较

新技术一位机证会”

。

中煤总公司于、、、

年

日至

日在北京召开了矿井,

“

电网保护系统论,

①研讨了国内高压漏电保护现状认为现有高压漏电保护装置在使用中普遍存在过于”。

“

灵敏经常误动选择不准确拒动等问题护装置“。

②现有的高压漏电保护装置实际上是高压接地保”。

③拟定了矿井有选择性高压接地保护系统的结构形式和动作参数”。

“

要④求有关制号文件印,

造厂家抓紧对现有的高压漏电保护装置进行改造发了矿井,

“

会后以

中煤总生机字第

电网保护系统论证会会议纪要“,

”

。

”在国

家七五科技发展计划中已把矿井高低压漏电保护系统及装置的研究列为

“

”

攻关任务由中国矿业大学承担以上情况表明至少在,,

。

年

月以前我国己有的高压漏电保护的技术及设备不仅,,。

”急需改造与革新而且高压漏电保护已列为国家级技术攻关的任务之一

“

特大型现代化矿井对高压漏电保护系统的设计要求东滩煤矿是我国第一对年产。

万吨立井开采的特大型矿井也是当今华东地区规模最,

、

大的生产矿井该矿地面变电所拥有三台分为六段并采用双母线制线上故形成四对并联出缆,,

带分裂绕组的主变压器故其,

母线配电

,

配电柜多达。

个下井高压电缆就有,

,

路因分布于四段毋,

井下中央变电所高压母线有八段通常合为四段运行

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针对现代矿井的高压漏电保护系统的研究,并根据实际煤矿情况举例进行了讲述。

中

国

安

全

科心一

学

报

第四卷年,。

柜有四十多个

。

因此东滩煤矿供电系统的建设规模和复杂程度在国内煤炭系统是少见的,

选型试验鉴于中煤总公司状东滩煤矿于同年,

年月

月日至

日至,

日的北京会议精神和国内高压漏电保护技术现、

日邀请充州煤矿设计研究院山东矿业学院等将该矿,

原先使用过的三种高压漏电保护装置一。

一

、

一

和

一,

,

同山东矿业学院新研制的型高压接地微机监护装、

型高压漏电微机保护装置实验样机以后定名为

一

置一起进行为期三天的性能对比实验试验接地点为,

个分别设在地面变电所馈出线井下次。

中央变电所馈出线和井筒中的并联电缆上实际接地试验次数为分析充州煤矿设计研究院和东滩煤矿一致认为,

。

经过实验结果的对比,,

“

一

型漏电保护装置相对而言既有

”较可靠的选择性又有较高的灵敏度,

。

因而决定选用此型检漏装置

设计要求为了研制该矿井高压漏电保护系统东滩煤矿会同山东矿院提出了如下设计要求①对,,

于地面变电所

段母线上的。。

路馈出线井下中央变电所,,

段母线上的、

路馈电线应具有,。

,

接地漏电的自动选线功能

②对于井筒中的四对并联电缆当任一根电缆发生单相接地时应③对

漏电故障应具有声光报警数字显示和自动记录功能其中,。

能判明发生故障的具体支路,

自动记录应能指明发生故障的线路编号和具体时间并要求对多路故障作同时记录对间歇漏电作重复记录以利事故分析与处理

④对电网漏电和,。

断相两种故障均应具有选相功能,,

。

③当微型机或打印机因故不能工作时应保证借助声光报警仍能实现有选择性的检漏功能⑥应具有整机的性能自检和操作演示模拟试验功能于

。

⑦保护装置的最小起动值为

。

不大

伏开

口三角侧

、

。

不大于

一次侧

。

东滩煤矿高压漏电保护系统的总体方案根据,、

年

月

日至

日矿井

“

电网保护系统论证会和“。

”

中煤总生机字第、

号文件的精神东滩煤矿有选择性高压接地保护系统的结构应采用地面变电所井下中央变

电所采区变电所形成三级保护系统的方案,

”

考虑到采区“

一

级的高压漏电保护在高压防爆配。

电箱内已有装备故着重解决地面变电所和井下中央变电所两级保护的设计与研制问题

年系统研制合同、、、

月山东矿业学院与东滩煤矿正式签订了东滩煤矿地面与井下高压接地保护,

”

。

根据矿校双方共商的设计要求拟定该保护系统主要由两台装置构成,

。

这两台装置的名

称用途功能如下一、

型高压接地微机监护装释用于地面变电所实现,,、

段母线。。

路高压馈出线

的单相接地选线选相

断相选择报警和井筒四对并联电缆接地选线功能,、

该装置由一台

微型计算机加配一台微型打印机以实现整机智能化多功能并提高可靠性考虑到这台装置,

将放置于变电所控制室同,,,,

屏并列所以该台装置采用高、

,

宽

深一,

柜式结构分四层上层为微机打印机室中间两层是放置印刷电路板的抽屉式构架,。

下部为电源线和信号电缆的接线端子和固定设施

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第一期

傅桂兴等特大型现代化矿井高压漏电保护系统的研制

一段运行“

型矿用高压接地保护装置用于井下中央变电所实现,,,

段母线通常合为四。

路高压电缆

出线的选线

断相选择及井筒中四对并联电缆的接地选线功能该,

装置采用高必须考虑一

宽又深一”

只,

义

内部构造形式与一。

一

大致相似该装置。

。

属于矿用一般型电气设备

其设计与制造应符合一,

的有关规定

在抗干扰方面这两台装置除。

以上大型水泵的鼠笼电动机起动的冲击

装置和,

装置一样均采用零序功率方向保护原理,

。

因使用环境条件不同在构造上有差别之外其电气系统和应用软件都大同小异

为了避免重

复下面只介绍地面变电所用的

,

一

装置

。

一

型高压接地微机监护装置简介装置的整机电路框图如图,

一

所示

。

主要包括九个部分

六段母线

路馈出线的高压接地故障信号处理电路,

本装置的单相接地故障检测采用零序功率方向型原理即根据图序电流超前于零序电压。

所示的非故障支路零,“

,

而

。

故障线路的零序电流滞后于零序电压。

的原理构成,

。

本

电路担负对高压电网的零序电压、

及零序电流。

。

的取样变换信号综合处理任务然后

、

、

将处理后的信号再送入微机分析鉴别

图

一

型高压接地微机监护装置原理框图

电网单相接地故障的选相电路

中性点绝缘的三相系统中正常情况下三相对地电压对称而当发生单相接地故障时原,,,

有的对称性被破坏接地相对地电压变为零其它两相对地电压则升高到线电压并形成零序,,,

电压如图

所示

。

本电路正是根据这一原理来判明单相接地相别和接地母线段的

。

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中

国

安

全

学

报

第四卷年

四对下井平行电缆接地故障选线电路

东滩矿井下用电负荷大需要,

条电缆向井下供电这,

条电缆每两条一组分布于地面,,,

变电所,

段母线中的四段母线上又因井下中央变电所。

,

段母线也合为四段运行故构成井筒。

中的四对并联电缆为了在这些并联电缆中任一支路发生单相接地时只需切除故障支路进行

检修而不影响相并联的另一支路继续供电特设计了这四对并联电缆接地故障的选线电路,

一次侧断相监视及相别检测电路

电压互感器

一次侧断相其二次输出的三相电压就失去对称性这不仅影响变电所中,,

。

的电压测量和功率测量而且使正常情况下的二次开口三角侧出现伪零序电压,

“

”

,

导致误动。

。

而当电网真正发生单相接地时则由于零序电压失真选线不正确造成严重错乱,,

“

”

为此增,

设了

断相鉴别电路以便及时发现与处理,

。

微型计算机

微型计算机是高压漏电保护装置的核心借此实现本装置的智能化多功能并提高可靠,,

、

性

。

微型计算机由,

、

、

、

时钟

中

及软件组成,、

。

微型计算机通过输入接口电路、

“

”

,

接收

段母线电压信号和。

路馈出线的接地漏电信息并采用反复查询核实的方法来确定,

故障支路和接地相别然后经输出接口电路控制报警数显和打印等外设并将永久性和瞬,

“

”

间性故障加以区别

输入输出接口电路接口电路是微型计算机与信号输入电路及外部设备之间相联结的桥梁主要由多路选择器组成输出电路主要由译码器和三态门组成,。

“

”

。

输入电路

外部设备微型计算机的外部设备包括微型打印机数字显示器声光报警电路及简易键盘等,,,,、、。

其中

键盘主要用来预置日历时钟之初值当电网出现单相接地故障时由打印机自动记录故障回路

编号及故障发生时间由数字显示器指示故障线路编号同时发出声光报警以引起值班人员注意对于持续的接地故障打印机只作一次记录但数显与声光报警则重复进行直至故障消,,,。

失或复位

。

另外还设有供断路器跳闸的备用出口可由用户配接到任一馈出线,,,,

。

自检试验电路

煤矿电气设备对可靠性的要求是很高的特别是安全保护设备必须进行定期试验及时,

检修以确保设备完好性能可靠,

、

。

为此本装置设计了模拟试验电路借此可定期或随时对本,

,

装置各项性能进行检验与演示

。

功能转换电路

该电路包括微型计算机在线离线转换微型打印机打印停印转换及整机工作自检转换”。

“

”

、

“

”

“

追加这些功能转换电路的目的在于提高本装置使用的灵活性和可靠性,、

。

关于计算机

软件抗干扰措施及电源装置等限于篇幅不再赘述,

,

。

结束语东滩煤矿高压漏电保护系统于的汀一,

年底基本研制完成送现场安装调试,,

。

地面变电所用

装置经十多天的现场安装调试于,

年

月

日投入运行

。

由于该矿当时正

处于从建矿到投产的交接阶段事务繁忙井下中央变电所用的

一

装置拖至

年

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针对现代矿井的高压漏电保护系统的研究,并根据实际煤矿情况举例进行了讲述。

第一期,

傅桂兴等特大型现代化矿井高压漏电保护系统的研制。

月才安装调试完毕正式投入运行

到

年

月底

,

一

装置已连续运行三年半,

,

一

装置也连续运行两年多前者已准确检测出高压接地故障三十多次后者也检出井,

下高压电网接地故障十几次

年一致认为“

月

日该特大型矿井高压漏电保护系统研制项目通过了技术鉴定专家们,,、

“

”

该系统设计合理技术先进功能齐全动作准确运行稳定社会经济效益显著其,

、

、

、

,

综合性能指标处于国内领先水平其中下井双回并联电缆接地故障支路判别等功能填补了国,

。

内空白

”

。

收稿时间

年

月作者通讯地址山东省泰安市山东矿业学院机电研究所邮政编码

参考文献煤矿电工手册煤炭工业出版社,

年

华北电力学院主编崔景岳等编张雯等编任玉成主编

电力系统故障分析煤炭工业出版社

水利电力出版社,

,

年

煤矿供电

年煤炭工业出版社,,

微型计算机原理及其在煤矿中的应用

。年

计算机控制技术与系统

水利电力出版社

年

一

一一

令

一

一

杆

一一,

一一,

,

,

,

一

,

一

〕

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2w3e.html