露天礦采場供電設(shè)備電流保護的探討

□ 李瑋 內(nèi)蒙古大唐國際錫林浩特礦業(yè)有限公司

露天礦采場供電設(shè)備電流保護的探討

□ 李瑋 內(nèi)蒙古大唐國際錫林浩特礦業(yè)有限公司

［導(dǎo)讀］在露天礦開采的過程中，大部分設(shè)備均使用電能作為動力來源，目前采場設(shè)備越來越先進，生產(chǎn)效率顯著提高，繼電保護更是起到了重要的作用。保證供電設(shè)備的穩(wěn)定運行和人員安全越來越被重視，而繼電保護作為其中的關(guān)鍵一環(huán)，在設(shè)備運行和人員安全，起到了及其重要的作用。

一、前言

在露天礦開采的過程中，采掘設(shè)備種類多樣，其工作負荷、啟動電流、最大電流等各不相同，并且露天開采，設(shè)備移動較為頻繁，隨著負荷的變化，其供電設(shè)備的定值必須做出相應(yīng)的調(diào)整，而定值的整定成為一門重要的學(xué)問。而采場設(shè)備電流變化較為明顯，所以電流的三段保護及其定值的整定，是采場繼電保護的主要內(nèi)容。

二、采場供電現(xiàn)狀

環(huán)境，該地區(qū)海拔1000m左右，降雨量小，晝夜溫差較大，冬季長時間冰雪覆蓋。

設(shè)備，采場35kV架空線到移動式變電站（35kV/6kV，9臺），再經(jīng)移動式開關(guān)柜（12臺）及分線箱（10臺）給采掘設(shè)備供電，采掘設(shè)備均為6kV電源供電，移動變電站、開關(guān)柜及各采掘設(shè)備之間使用6kV三相拖拽電纜連接。采掘設(shè)備由wk-20（4臺）、wk-35（3臺）、wk-75（1臺）等電鏟組成。

三、三段電流保護

采場供電的繼電保護同樣必須滿足選擇、速動、靈敏、可靠四大特性。尤其是煤炭行業(yè)屬于高危行業(yè)，采場生產(chǎn)中，人員經(jīng)常接觸用電設(shè)備，必須出現(xiàn)故障馬上準(zhǔn)確的切除，保障人員安全，但又需要躲過一些電流波動，保證設(shè)備的穩(wěn)定運行。所以繼電保護在人員安全和生產(chǎn)穩(wěn)定之間建立了一種微妙的平衡。

由于采場已在常年供電中，形成了一個獨立的系統(tǒng)，我們研究的對象僅從移動變到采掘設(shè)備，所有的定值只考慮到這一段內(nèi)，要求發(fā)生故障或事故時，移動變必須迅速跳閘，最短時間內(nèi)切除故障線路，保證工作人員和其他設(shè)備的安全運行。

1、瞬時電流速斷保護

從故障切除時間考慮，原則上繼電保護的動作時間越短越好，即在保護元件或設(shè)備上裝設(shè)快速保護，瞬時電流速斷保護就是這樣快速保護。下面用如圖1，所示單電源線路，說明瞬時電流速斷保護的工作原理。

瞬時電流速斷保護反應(yīng)線路故障時電流增大動作，并且沒有動作延時，所以必須保證只有在被保護線路上發(fā)生短路時才動作，例如圖1的保護必須只反應(yīng)線路L1上的短路，而對L1以外的短路故障均應(yīng)不動作。

整定原則：按照選擇性要求，圖中保護1 的動作電流，應(yīng)該大于線路L2始端短路時的最大短路電流。實際上，線路L2始端短路與線路L1末端短路時反應(yīng)到保護1的短路電流幾乎沒有區(qū)別，因此線路1的瞬時電流速斷保護動作電流的整定原則為：躲過本線路末端短路的可能出現(xiàn)的最大短路電流。所以瞬時電流速斷保護不能保護本段的全長。根據(jù)規(guī)程規(guī)定：瞬時電流速斷保護的最小保護范圍L不小于本線路全長的15%~20%。

2、限時電流速斷保護

瞬時電流速斷保護的保護范圍不能達到線路的全長，在本線路末端附近發(fā)生短路時不會動作，因此需要增設(shè)另一套保護，用于反應(yīng)本線路瞬時電流速斷保護范圍以外的故障，同時作為瞬時電流速斷保護的后備，這就是限時電流速斷保護。對于限時電流速斷保護的要求是，其保護范圍在任何情況下必須包括本線路全長，并具有規(guī)定的靈敏度；同時在保證選擇性的前提下，動作時間最短。

限時電流速斷保護的保護范圍包括本線路L1的全長，則必然延伸到相鄰線路L2，但不應(yīng)該超出保護2的瞬時電流速斷的保護范圍

顯然，保護1 的限時電流速斷保護的保護范圍，與保護2的瞬時電流速斷保護的保護范圍出現(xiàn)重疊區(qū)。為了保證保護的選擇性，及在線路L2始端短路時，仍然由保護2動作，所以保護的限時電流速斷保護必須增加動作延時，并且線路L1的限時電流速斷保護動作時間，應(yīng)與線路L2的瞬時電流速斷保護動作時間配合。

靈敏度。限時電流速斷保護的保護范圍是本線路的全長，則靈敏度應(yīng)該考慮系統(tǒng)的各種運行方式下，保護對全線路范圍內(nèi)故障的反應(yīng)能力，選擇對保護動作最不利的情況下進行校驗。

3、綜合瞬時電流速斷保護和限時電流速斷保護的作用，可以對全線路范圍內(nèi)的任何故障實現(xiàn)瞬時或較短延時的切除故障，為了防止由于繼電保護拒動或斷路器拒動無法切除故障的情況，還需要裝設(shè)具有近后備和遠后備保護，定時限過電流保護就是這樣的保護。

定時限過電流保護的動作電流應(yīng)滿足以下兩個條件：1、在系統(tǒng)運行時不動作，動作電流應(yīng)該大于該線路的最大負荷電流；2、外部故障切除后，應(yīng)能夠可靠返回。定時限過電流保護越靠近電源處，動作時間越長；越靠近負荷端，動作時間越短。

四、結(jié)束語

綜上所述，在露天礦供電設(shè)備運行中，理論上嚴格按照電流的三段保護進行整定。但是在實際運行過程中，由于環(huán)境等因素的存在，與理論數(shù)值有一定的差異，通過以往的各種故障或事故的跳閘，我們對采場供電設(shè)備的定值有了較為詳細的了解，并制定了冬季夏季不同的定值表，旨在保證采場供電穩(wěn)定和人員的絕對安全。

［1］張保會，尹項根.電力系統(tǒng)繼電保護［M］.中國電力出版社，2005.

［2］徐建安，王風(fēng)華.電力系統(tǒng)繼電保護整定計算［M］.中國水利水電出版社，2004（2）

［3］宋庭會.智能變電站繼電保護現(xiàn)場調(diào)試技術(shù)［M］.中國電力出版社，2010