谈矿井高压供电系统漏电保护技术

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摘要：以矿井高压供电系统漏电保护技术为对象开展探究。结合具体工程实际，在分析矿井高压供电系统存在问题的基础上，对漏电保护运行特征与整定原则开展针对性分析，进而进行精准漏电保护系统运行的设计研究，从而实现了对高压供电系统运行的有效保护，为矿井生产的综合效益增加提供了帮助。

关键词：矿井；高压供电；漏电保护

高压供电系统作为煤矿井下生产的动力源头，确保其运行的安全有效对于矿井生产的持续高效开展意义重大[1-2]。而漏电问题作为井下供电系统生产运行中常见的问题之一，实现对其的有效治理对于确保矿井生产的持续开展有着积极意义。因此，针对高压供电系统的漏电问题开展针对性分析改良十分必要。

1工程概述

A矿为国有大型现代化煤矿企业，其设计生产能力为2×106t/a，矿井地面设有1座110kV变电站，其输出电压经专业变压装置降压至6kV后，供应全矿井使用。引入井下的高压电缆共14趟，在井下南北两翼分设变电所12个，供电运行方式复杂且供电距离长达9km以上，加之受井下复杂恶劣作业环境的综合影响，供电系统时常出现漏电故障，需开展针对性优化提升。

2存在问题分析

现阶段中国矿井传统的井下供电系统多为6kV电网，其多采用中性点不接地方式[3-4]，这使得供电系统中各类综合保护装置类型繁复，加之多数高压综合保护装置功能单一且保护性能较差，不但供电系统运行的误差率较大而且保护投入的定值波动明显，使得其非常容易受到耦合电磁干扰，从而无法实现真正有效的漏电保护，特别是其保护的无选择性，时常导致高压漏电保护失效，具体分析如下：a)传统高压漏电保护分析。现阶段矿井常用的漏电保护系统均有一定的适用性，这使得多数漏电保护装置配置不完善或运行方式切换更改难度较大，使得其漏电保护功能不具备选择性，容易出现漏电保护失效的情况。b)传统高压漏电保护局限性分析。井下高压供电系统在发生接地故障时通常伴随发生一定的电磁干扰现象，这时高压漏电保护会检测到零序电压和零序电流，这些数据还会随着接地类型出现显著变化，从而造成基于不同漏电保护原理的装置在单线路上使用时会随着接地类型的差异出现较大的差异，加之传统微机保护只能采集本支路信号，不能实现集中判定，从而使得漏电跳闸现象时常出现，影响生产正常运转。c)高压漏电纵向保护时整定难度较大。由于矿井井下供电传输线路距离较长，线路末端出现接地故障会引起上下级之间漏电保护的全部启动，从而使得上下级之间整定的实现无法确定，保护投入的整定范围及时限均存在缺陷，极易诱发事故。

3漏电保护运行特征与整定原则

现阶段，井下常用的高压漏电保护设备依照作业原理主要能分为零序电流型与零序功率方向型，这些漏电保护装置通常均配设两段式保护方式。两段式保护的目的便是达成系统运行的“先预警后调整”功能。漏电保护整定原则为：当接地故障线路同非接地故障线路存在较大的零序电流差值时，非故障线路零序电流和接地线路的电容电流会大小一致，这时只要能达成对零序电流的有效整定，便可实现对故障线路及接地线路的精准判定，从而快速确定故障区域，为及时排除故障提供依据。

4精准漏电保护系统运行设计分析

现阶段，煤矿井下高压漏电保护装置多为零序功率方向型或两段式零序电流型，在此基础上提出高压供电网络的精准漏电保护系统。

4.1作业原理

图1为异频信号电流注入设备作业原理示意图[5-6]。整个设备构成组件包括地面信号电流注入装置和各类高爆开关综合保护装置。作业时在原有漏电保护基础上，当信号电流注入装置监测到单相接地并判定其接地端为A相时，能自行将信号电流从A相端及N相端注入，并在A相的TV绕组（三角绕组）中形成信号电流，如图中虚线①所示。同时，鉴于A相TV边处于短接状态，因此二次线组中的电流一定会产生相应的感应电流，如虚线②标注所示。

4.2选线原理分析

对于注入的异频信号来说，其通常仅仅会在接地故障线路中流通，而不会在非接地线路中生成，因此只需对各个线路进行异频信号电流有无的检测，便能实现对接地故障线路的快速判定。同时，当电气设备连接供电网络后，其便会成为注入信号的一个信号源，这时作业人员便能借由对时限的控制实现对上下级漏电保护的有效配合，进而达成同高压供电网络上下级漏电保护的有效配合，继而达成对高压供电网络的全方位保护。

4.3运行性能分析

供电系统线路正好能注入异频信号后，其内部信号性能稳定且不会受运行方式影响，具有较高准确性，而且不会受到电网结构及消弧线圈的扰动，能分散独立安装，使得整个系统的运行安全性显著提升。精准漏电系统运行时，一旦电网出现单相接地，地面信号装置自行通过接地相注入异频信号，同时分布于井下各处的漏电保护装置会自行检测异频信号，并借助接地线路和非接地线路达成对注入信号差异性的有效测定，从而准确判断出接地线路，并对相应区域实施跳闸，在充分保护电网运行有效性的同时隔离故障区域。图2为异频信号注入后有关信息示意图。

5结语

对于矿井生产而言，井下高压供电系统是一个十分庞大且复杂的配电网络，整个系统任意区域出现接地漏电故障，均会对整个系统的运行造成严重威胁。而传统的漏电保护装置由于进线开关同分线开关间无上下级同属配合关系，导致总分开关无法达成有效的保护配合。因此，矿井管理者必须高度重视相关问题，在生产实际中积极组织技术人员开展针对性分析探究，总结有效的高压供电系统漏电保护技术，这对于提升矿井生产作业效率和安全性具有积极意义。

参考文献：

［1］曹品伟.煤矿井下供电系统防越级跳闸技术［J］.煤矿机电，2019，40(6)：102-103.

［2］王文建.煤矿井下高压供电防越级跳闸方案的研究与应用［J］.机电工程技术，2019，48(1)：115-118.

［3］刘峰.煤矿供电保护系统技术改造方案研究［J］.机电工程技术，2019，48(9)：112-114.

［4］李程.煤矿井下高压供电系统漏电保护研究［J］.中小企业管理与科技(中旬刊)，2016(9)：185-186.

［5］朱延凯.基于WSN的井下高压电网漏电保护系统［D］.淮南：安徽理工大学，2015.

［6］魏巍.煤矿井下高压供电系统漏电保护研究［J］.山东工业技术，2014(16)：60.

作者：侯祥 单位：阳煤集团股份有限公司二矿