随着科技的发展，煤矿设备自动化程度的不断提高，煤矿生产中对供电安全的要求越来越高，各煤矿企业对继电保护整定工作日益重视，越发认识到制定一套适合于煤矿生产实际情况的继电保护整定方法的必要性与重要性。
【摘要】本文介绍了煤矿井下继电保护的基本任务与要求，通过对钱家营矿井下三采区变电所变压器短路电流的计算、继电保护的整定，针对性的提出了煤矿井下采区变电所开关继电保护的方法。
【关键词】论文发表网,变压器,短路电流,继电保护
Abstract： This paper describes the coal mine and the protection of the basic tasks required by the calculation Third District Substation Qianjiaying mine under short-circuit current of the transformer， relay tuning， targeted coal mine proposed mining area substation relay protection switching method.
Keywords： transformers，short circuit current，relay protection
1、前言
煤矿井下和一般的10kV配电网有很大的区别，井下的电网以单端辐射状供电为主，高压短线路较多，负荷与供电结构需要经常地变动，同时煤矿生产的工作条件具有特殊性，其主要负荷集中在井下，井下空气湿度大，瓦斯积聚、属于易燃易爆场所。发生短路故障时可能造成主通风停止运转，井下有害气体的大量聚集，矿井主排水设备停止运转，在涌水量大的矿井中会造成淹井事故。所以煤矿企业的供电和电气设备与普通电力用户相比有其特殊地方，为保证矿井安全生产，就必须采取措施，确保矿井中主要机电设备供电的不中断，因此对继电保护有更高的要求。
2、煤矿继电保护的基本任务与基本要求
(1)基本任务
通过继电保护装置对供电系统的运行情况进行实时的掌握，一旦出现电力系统运行故障或者是其它的异常的情况。通过继电保护装置对发生故障的电路元件附近的电路进行跳闸，将电路切断，来实现对其它电路的保护，合理的继电保护整定能有效的预防越级跳闸，缩小事故影响范围。同时当电力系统出现异常时，能够及时的发出告警信号，使工作人员迅速的采取应对措施，能够有效的防止异常情况扩展成为严重的故障，确保供电系统在最短的时间内恢复工作的稳定性，减少异常情况对供电系统的影响。
(2)基本要求
①动作的可靠性。要求保护装置处于良好状态，随时准备动作。保护装置的误动作是造成正常情况下停电、事故情况下扩大事故的直接根源，因此必须避免，即不误动、不拒动。
②动作的选择性。选择性是指当电力系统发生故障时，继电保护装置应该有选择性地切除故障部分，让非故障部分继续运行，使停电范围尽量缩小。首先由故障线路或元件本身的保护切除故障，当保护或开关拒动时，才允许相邻保护动作。
③动作的灵敏性。反映保护装置的灵敏程度叫灵敏性，习惯上常叫灵敏度。
④动作的速动性。短路故障引起电流的增大、电压的降低，要求保护装置能够快速地断开故障，有利于减轻设备的损坏程度，为负荷创造尽快恢复的条件。
3、变压器继电保护的整定
现以三采变电所15#高爆所带变压器为例计算(如下图)，首先计算远点变压器(1397溜子)继电保护。
(1)短路电流的计算
①系统最大运行方式阻抗：Xmax=0.7349。最小运行方式阻抗Xmin=1.5462
基准容量：Sb=1000MVA，基准电压Ub=6.3kV，基准电流Ib= 91.64kA
主变容量：Sn=20000KVA，主变短路组抗百分比：Ud%=10.53%
主变电抗：Xb=(Ud%×Sb)/Sn=5.265
110KV变电站至三采变电所15#高爆处高压电缆阻抗标幺值：
MYJV42 240mm2(600米)+MYJV22 240mm2(3600米)=4200米
Z1=R*+JX*=(Sb×L)/(Ub2×γ×S)+j(Sb×Xb×L)/Ub2
= 0.47538L/S+j2.01562L (铜芯20℃)
=8.3192+j8.4656
式中 L ――电缆长度m。S ――电缆截面积 mm2 。Xb――电缆平均单位电抗(3～10KV，0.08Ω /KM)。γ――电导率(20℃：铜：γ=53 m/Ω*mm2)
三采变电所15#高爆至1397干变高压电缆阻抗标幺值：
MVV32 35mm2(950米)
Z2=12.9032+j1.9148
1397干变为：KBSG-500KVA，Ud1=4.01%
Z3= Xb=(Ud%×Sb)/Sn=80.2
②三采变电所15#高爆进线侧短路
最大运行方式：I1k・max=Ib/(Xmax+Xb+Z1)=5.4907kA，I1k2・max=0.866 I1k3・max=4.7549 kA
最小运行方式：I1k3・min= Ib/(Xmin+Xb+Z1)=5.2682kA，I1k2・min=0.866 I1k3・min =4.5622kA
③1397溜子干变低压侧短路
最大运行方式：I2k3・max= Ib/(Xmax+Xb+Z1+Z2+Z3)=0.9268 kA， I2k2・max=0.866 I2k3・max =0.8026 kA
最小运行方式：I2k3・min=Ib/(Xmin+Xb+ Z1+Z2+Z3)=0.9194 kA，
I2k2.min=0.866 I2k3・min =0.7962 kA
(2)单代1397溜子(500KVA变压器)保护整定
电流速断保护：Iop・k=KrelKjxI2k3max/nTA=1.3×1×0.9268/60=20.08A，取20A
灵敏系数校验：Ksen= I1k2.min/Iop=3.8>2，校验合格
过电流保护：Iop・k=KrelKjxKghI1rT/nTA=1.3×1×1.3×48.2/60=1.36A，取1.3A
灵敏系数校验：Ksen=I2k2.min/Iop=10.2>1.5，校验合格，时间取0.5秒
反时限过流：Iop・k =Kjx I1rT/nTA=0.8A，时间系数：0.3(2倍额定电流时3秒动作)
取一般反时限：
(3)存在的问题：
由于井下供电的特殊性，很多变电所一台开关代2～3台变压器，而变压器的保护定值的整定将存在困难。
如本例中当选择保护远点500KVA变压器时，630KVA近点变压器将存在速断值过小，开关误动作情况。而且开关反时限过流保护中的I1rT如果选择两台变压器额定电流之和，将导致单台变压器过载时开关无法保护，变压器长期过负荷绝缘损坏，最终烧毁变压器。
根据井下长期继电保护的经验对开关继电保护做如下调整将满足现场保护需要。
①精确核准变压器所带负荷，计算低压负荷容量，分析电机启动特性。实际井下变压器一般负载率都低于70%，采掘工作面负荷电机容量一般250KW以下。对速断值可以降低，尽量满足远点小容量变压器保护要求。
②反时限过流保护可以投报警、跳闸，报警值以保护小容量变压器，跳闸值必须躲开单台大电机启动电流。
③三采变电所15高爆整定值如下：
速断取700A(参考变压器低压侧两相短路电流)，Iop・k=700/60=11.67A，取11A
限时速断取1.3A，0.5S
反时限报警取0.8A，时间系数0.3
反时限跳闸取1.9A，时间常数0.3
实际运行中若电机经常过载，可以对反时限定值进行调整，确保不误动作。
4、结论
钱家营矿井下开关自改造3年来，井下高爆开关已全部实现微机智能保护，供电系统远程自动化，这些给继电保护工作创造了很多有利条件。但由于井下供电系统的特殊性，线路短，单条线路上有多级配电室，井下负荷变化频繁，继电保护工作仍有困难。如果做到预防越级跳闸，开关动作可靠，必须对井下电缆、开关、变压器、低压负荷、负荷启动特性等有非常详细的记录与分析，继电保护必须随着负荷的变化及时更新，充分的总结各种故障经验，确保供电系统的安全。
参考文献
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