煤礦供電係統繼電保護分析
工業技術
作者：楊海林
摘要：隨著煤炭行業的發展，我國的煤礦生產已經逐步實現了電氣化。由於在煤礦井下，接地電弧能引起火災或瓦斯、煤塵爆炸，所以，當煤礦的供電係統和電氣設備出現各種電氣故障，或者是不正常運行時，都要及時消除。這對於今後煤炭的安全生產將有著重要的影響。本文就圍繞著煤礦供電係統繼電保護進行了相應的探討。
關鍵詞：煤礦供電係統；繼電保護；故障；短路
中圖分類號：TM文獻標識碼：A文章編號：1009-914x（2014）43-01-01
一、概述
繼電保護作為電網安全生產體係中的一個重要環節，在電力的安全生產過程中發揮著重要作用，同時也是維護電網安全運行的第一道防線，擔負著保衛電網和設備安全的職責。煤礦生產對於供電係統的安全運行，尤其對快速準確切除電網故障有著很高的要求。因此，如何將一般配電線路保護整體規則及煤礦供電係統的特殊性更好的有效結合起來，對煤礦供電係統繼電保護存在的問題進行深入研究，並在此基礎上提出具體的優化改進方案，將會對煤礦安全生產起到更為重要的作用。
二、煤礦供電係統繼電保護的基本原理
根據煤礦繼電保護的任務和要求，煤礦供電係統繼電保護的基本原理是利用煤礦供電係統正常運行與發生故障或不正常運行狀態時，由各種物理量的差別來判斷故障或異常，並通過斷路器切除故障或發出告警信號。一般煤礦供電係統發生故障時，就會伴有電流增大、電壓降低、電壓與電流的比值（阻抗）和它們之間的相位角改變等現象。所以，應該根據發生故障時這些基本參數與正常運行時的差別，構成不同原理的繼電保護裝置。例如，反應故障時電流增大構成電流保護；反應電壓與電流比值的變化構成距離保護；反應電壓降低構成低電壓保護；反應電流與電壓之間相角的變化構成方向保護。除此之外，根據故障時被保護設備兩端電流相位和功率方向的差別，可構成差動保護；根據不對稱短路故障出現的相序分量，可構成靈敏的負序和零序保護等。
三、煤礦供電係統繼電保護的主要任務
煤礦供電係統在運行中可能會出現一些故障和不正常運行狀態。短路故障是煤礦供電係統中最為常見的一個故障，大多為單相接地短路的故障；對於電機和變壓器等大型機電設備，匝間和層間或相間短路是其主要的幾個故障。如出現短路故障，那麼就會造成極為嚴重的後果，從而使整個係統的部分電網電壓下降，強大的短路電流會通過電氣設備產生的熱效應及電動力，使電機設備受到嚴重損傷，無法正常運行。短路故障造成的後果是極為嚴重的，同時還會伴隨著強烈的電弧、發熱和電動力，致使回路內的電氣設備遭受損壞。長期過負荷會使設備絕緣老化，一相斷線就很容易引起電動機過負荷。對於中性點不接地係統來說，一相接地可能會形成電弧接地過電壓，這樣其它兩相對地電壓也會隨之升高到1.71倍相電壓，兩種過電壓都可能引起相問短路。這一問題的存在，就會使接地電弧能引起火災或瓦斯煤塵爆炸。所以，一旦出現故障而無法正常工作時，就要及時排除故障。因此，在供電係統及機電設備中安裝繼電保護裝置已經成為保護係統和供電設備的主要對策。一般情況下，繼電保護裝置主要有以下幾個任務：
1、對電力係統的運行進行監視，在被保護的電力係統元件發生故障時，該原件的繼電保護裝置會迅速的給離故障元件最近的斷路器發生跳閘命令，這樣故障元件就會及時的從電力係統中斷開，防止事故擴大；當係統和設備發生的故障足以損壞設備甚至危及到電網的安全時，繼電保護裝置就會發揮最大限度去減少對電力係統元件本身的損壞，進而就在一定程度上降低了對電力係統安全供電的影響。
2、對電氣設備的不正常工作情況能準確反應出來，同時也根據不正常工作情況及設備運行的維護條件的不同情況發出信號，給值班員做出提示，並采取有效對策解決，使設備能及時恢複到正常工作狀態。此外，也可以切除那些引起事故而在繼續運行的電氣設備。對於反應不正常工作情況的繼電保護裝置允許帶有一定的延時動作。