相敏保护器在煤矿井下远距离供电中的应用.pdf

2 0 0 3 年第1 期煤矿机电4 9 文章编号1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 0 3 O l 一0 0 4 9 一0 2 相敏保护器在煤矿井下 远距离供电中的应用 杨华东 淮北矿业 集团 公司朔里矿，安徽淮北2 3 5 0 5 4 摘要 介绍了B X L l 4 0 0 型相敏保护器的工作原理及其技术性能，采用该保护器后可实现煤矿 井下远距离供电。 关t 词相敏保护嚣；远距离供电；煤矿 中圈分类号T M 5 8 8文献标识码B T h eA p p l i c a t i o no fP h a s e - s e n s i t i v eP r o t e c t i v eD e v i c ef o r R e m o t eP o w e rS u p p l yi n U n d e r g r o u n dC o a lM i n e Y A N GH u a 一幽，W S h u o l iC o a lM i n e ，H u a i b e iM i n i n gG r o u pC o r p o r a t i o n ，H u a i b e i2 3 5 0 5 4 ，C h i n a 淮北矿业集团公司朔里矿原设计能力为6 0 万 t ／a ，1 9 7 1 年投产后，由于不断地挖潜改造，现在的生 产能力已达到2 0 0 万t ／a 。随着矿井开采进度的不断 延伸和机械化程度的逐步提高，我矿的采掘工作面 离供电变电所距离越来越远，通常都超过2 0 0 0 m 。由 于掘进机械化装备不断地提高．导致供电负荷不断 加大，给安全供电带来一定的难度。 1 供电现状 我矿井下采用的电压等级是6 6 0 V ，在正常施工 时．一个掘进工作面的负荷一般都在3 3 0 k W 以上．最 大电机的起动电流在5 5 0 A 以上，加上其它机械设备 额定工作电流，变电所D W 8 0 3 5 0 型开关的整定值 必须达到7 0 0 A 以上。而掘进工作面最远点短路电流 只有4 9 6 A 电线换算长度为1 5 0 0 m ，供电使用电缆 截面为7 0 r a m 2 ，按照整定细则，开关过流保护校验 不合格．为了使电器设备保护安全可靠，通常采取以 下几种方法 1 设法碱少电路电缆的长度； 2 加大干线或支线的电缆截面； 3 换用大容量的变压器或采取变压器并联； 4 采用移动变电站供电。 如果采用方法 1 ，因为掘进工作面的长度是事 先设计好的，故无法更变。 采用方法 2 ，电缆截面已达到最大。若再加大 电缆截面，又与电器开关的进线嘴不相符，若采用多 路电缆供一个掘进工作面的方式供电，势必造成巷 道里电缆吊挂过多，同时也带来不必要的经济投入。 若采用方法 3 ，由于变电所安装时已使用最大 容量的变压器，而且按照采掘供电分开和三专二闭 锁的安全供电原则，变电所也不能采用变压器并联 方式运行。 采用方法 4 ，不仅需要投入大量的资金．而且 还要为移动变电站专门做一个安装峒室。一个掘进 工作面一般要工作1 0 多个月，光移动变电站租金一 项就得2 万多元，同时按照煤矿“一通三防”的要求， 处在回风路线上巷道不允许安装高压供电设备。 为此，我们经多方面调研，采用了B X L l - - 4 0 0 型相 敏保护器作为掘进工作面远距离供电短路保护装置。 2 相敏保护器的工作原理及技术性能 B X L l 4 0 0 型相敏像护器是由保护插件，底座，电 万方数据 煤矿机电 2 0 0 3 年第1 期 流互感器和辅助电源变鹾器等四部分组成。在保护 插件上装有电流分档凋节』r 关，町进行高低档电流 调节。整定电流调节开关供整定电流用。短路倍数拨 码扦关供整定用。相序调节开关，保护插件与底座之 间由插件联接。底座与电流互感器、辅助电流变压 器、中问继电器等由导线进行连接。 B X L I 一4 0 0 型相敏保护器是根据煤矿井下常见 的i 柏和二相短路故障，分别采用相敏检测和负序 检测的原理，使保护器区分出供电线路卜的正常起 动峰值电流和短路故障电流，从而对短路故障实行 有效的保护。 1 相敏对称性 _ 二相 短路保护 在三相供电系统中，由于三相电流和电压大小 相等，相位互差为1 2 0 。，因此用一相电流和电压就能 反映三帽对称性系统的电气参数的变化情况。 B X I ，1 4 0 0 型采用的是B 相电流和B C 线电压，由 于在远距离供电系统中．当供电系统远端短路电流 与电动机的起动电流相差不多时，短路功率因数可 以近似为1 ，而电动机起动时功率因数仅为0 ．5 左右， 所以，在短路时保持电压大于电动机的起动时的保 持电压，这样就将系统正常峰值和短路电流区分开 了． 旦保持电压超过短路动作电流整定值时，保护 器就会『旬丌戈发出跳闸信号，使开关起保护作用。 2 负序非对称性 二相 短路保护 负序非对称性 二相 短路保护检测网络，它是 由电流互感器、I u 转换电路、负序检测电路、信号 处理电路、二相短路鉴别电路等组成。当供电系统发 生二相短路时，凶故障电流中有较大的负序分量存 在，在二相电流大小相同的情况下，二相短路无论是 在哪二相发生，负序检测电路都具有相同的输出电 压，输出电压的大小与电流成正比。负序检测电路的 输出信弓输入到信号处理电路上，该电路主要是由 整流电路、滤波电路组成，它将交流信号变成平滑的 直流信号，到二相短路鉴别电路上进行比较，一旦负 序分量达到一．相短路动作电流整定值时，即发出跳 恻信号，使开关起保护作用。 K X L l 4 0 0 型相敏保护器可以同D W 一8 0 系列 的馈电，F 关配套使用。保护器的整定电流范围在 1 0 0 ～4 0 0 A 之间，短路动作电流的范围在2 0 0 ～2 4 0 0 A 之间，其优点是保护器的短路保护具有区别馈电系 统的I 卜常峰值电流和短路电流的功能，因此对短路 保护不需要精确的整定，同时动作电流值不需要避 过电动机的起动电流。 短路动作电流整定值可按下列方法进行 1 电流整定 调节拨码开关使之等于电路的工作电流。 2 短路动作电流的整定 I n k l ～ 式中，日一为短路动作电流整定值； 一为保护器的电流整定值，它根据电路的额 定T 作电流确定； ≈一短路动作电流倍数，町在2 - 7 倍的 范围内 调节，根据几年来的使用经验，一般取k 3 4 即可。 3 相敏保护器实际运用和过流校验 近几年来，我们在井下北三大巷 距离供电变电 所2 5 0 0 m 、二一5 1 5 距供电变电所2 3 0 0 m 、5 1 7 距 供电变电所2 3 0 0 m 、5 1 9 距供电变电所2 l O O m 、 6 1 1 距供电变电所2 2 0 0 m 、6 1 7 距供电变电所 2 4 0 0 m 等多个掘进工作面安装使用，除了北i 大巷 采用矿车运输外，其他的掘进工作面均采用两台带 宽为6 5 0 r a m 、电动机功率为8 0 k W 的胶带输送机，以 及电动机功率为4 0 k W 的两台刮板输送机进行运输． 加上小绞车若干台，液压泵、扒矸机、水泵等设备，其 供电负荷都在3 0 0 k W 以上，电缆均采用截面为 7 0 m m 2 的橡胶电缆，每个月都在掘进工作面的最远 点作3 次过流校验。使用表明装在开关中的相敏保 护器均起到可靠的保护作用。自我矿使用相敏保护 器后，几年来，掘进系统远距离掘进工作没有发生过 一起供电事故。 B X L I 一4 0 0 相敏保护器体积小，可装在D W 一8 0 系列的馈电开关中使用，其特点是安装方便，费用少， 保护范围大．动作灵敏可靠，实践证明，B X L l 4 0 0 型 相敏保护器完全能满足矿井远距离安全供电的要 求，是一种值得推广的新技术。 作者简介杨华j 采，男，工程师。毕业干堆南矿业学院，现在安徽 淮北矿业 集团 * 司朔里矿工作。 收稿日期2 0 0 2 0 7 2 9 ；责任编辑陈锅强 _ ．h ‘●J ．r _ ●- t ‘- ．．●⋯h ．．●_ _ Jr t 一●～～●__ ●- ．●- ．●t ．●⋯- h ，●_ ●_ - 。_ ．“ t ．． 本刊加入“万h - 数据 数字化期千Ⅱ群”的声明 为了实现科技期刊编辑、出版发行工作的电子 化，推进科技信息交流的网络化进程，我刊现已入网 “万方数据数字化期刊群”．凡向本刊投稿并录用 的稿件文章．将一律由编辑部统一纳入“万方数 据数字化期刊群”，进入因特网提供信息服务。本 刊所付稿酬包含刊物内容上网服务报酬，不再另付。 “万方数据数字化期刊群”是国家“九五”重 点科技攻关项目。本刊全文内容按照统一格式制作． 读者可上网查询浏览本刊内容，并征订本刊。 万方数据