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10kv高壓隔爆真空配電裝置保護(hù)器技術(shù)探討論文
關(guān)鍵飼：更換；井下高開(kāi)保護(hù)；提高；供電；可靠性；靈敏性
摘要：為了提高煤礦井下10kV高壓隔爆真空配電裝置動(dòng)作的靈敏性和可靠性，避免因開(kāi)關(guān)保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)給安全生產(chǎn)帶來(lái)較大的隱患，經(jīng)過(guò)廣泛的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查了解和進(jìn)行理論研究探討，建議對(duì)高壓隔爆真空配電裝置的保護(hù)器進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，進(jìn)行更新?lián)Q代，這樣可以大大的提高煤礦井下供電的安全可靠性，動(dòng)作的靈敏性，對(duì)高壓開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和變電所無(wú)人值守。
1、概述
隨著煤礦生產(chǎn)自動(dòng)化程度的不斷提高，煤礦井下對(duì)供電系統(tǒng)的安全性、可靠性、靈敏性的要求越來(lái)越高，現(xiàn)在煤礦井下10kv變電所使用的高壓隔爆開(kāi)關(guān)和保護(hù)隨著廠家的不同和更新?lián)Q代的不同，性能各不相同，運(yùn)行質(zhì)量差異較大。
山西新元煤炭有限責(zé)任公司井下10kv變電所使用的高壓隔爆開(kāi)關(guān)的保護(hù)為山西華鑫公司生產(chǎn)的ZDZB-AX型微電腦綜合保護(hù)器，在設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)了保護(hù)存在誤動(dòng)、拒動(dòng)和越級(jí)跳閘現(xiàn)象，給安全生產(chǎn)帶來(lái)很大的隱患。造成問(wèn)題的原因主要有以下幾方面：
(1)使用的保護(hù)器基本上是半模擬半數(shù)字保護(hù)，會(huì)出現(xiàn)定值飄移，造成保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)，同時(shí)保護(hù)器精度差，定值不能連續(xù)調(diào)整，只能按倍率調(diào)整，無(wú)法實(shí)現(xiàn)上下變電所的保護(hù)配合，導(dǎo)致越級(jí)跳閘。
(2)電壓互感器、電流互感器精度低(使用的精度等級(jí)為3級(jí))，不能很好地滿(mǎn)足保護(hù)配置的要求。
(3)保護(hù)器電源不能短期維持供電，基本上是線(xiàn)l生模擬電源，工作范圍小，抗干擾性能差，供電電壓波動(dòng)常引起保護(hù)工作不正常。
(4)漏電保護(hù)主要采用固定的零序電源定值比較法來(lái)實(shí)現(xiàn)，沒(méi)有考慮零序方向和不平衡電流的影響，往往造成誤動(dòng)或拒動(dòng)。
(5)保護(hù)器沒(méi)有失壓保護(hù)，失壓保護(hù)是靠開(kāi)關(guān)的失壓脫扣線(xiàn)圈實(shí)現(xiàn)的，無(wú)法區(qū)分電壓波動(dòng)和母線(xiàn)真正失壓。
2 綜合保護(hù)器的技術(shù)改進(jìn)。
2.1、保護(hù)器技術(shù)參數(shù)：
工作電源額定電壓：三相交流100V允許偏差－20％-+20％
電流保護(hù)元件：電流定值：0.21n--10In延時(shí)定值：0.01～20S
漏電電流保護(hù)元件：電流定值：0.02In-2In延時(shí)定值：0.01～20S
過(guò)(低)電壓保護(hù)元件：電壓定值：2～150V延時(shí)定值：0.01～20S
2.2 高壓開(kāi)關(guān)綜合保護(hù)器改造方案
2.2.1、原線(xiàn)路不變的基礎(chǔ)上增加1個(gè)航空插頭和ZBT-11型高壓開(kāi)關(guān)綜合保護(hù)器。
2.2.2、拆除失壓線(xiàn)圈。
2.2.3、更換電壓互感器。將原3級(jí)電壓互感器為更換后為0.5級(jí)，更換后使供電AC100V電壓輸出誤差得到提高，使高開(kāi)在運(yùn)行時(shí)對(duì)過(guò)壓、失壓能準(zhǔn)確判斷并能可靠分閘，并能防止高開(kāi)的誤動(dòng)作，以提高供電質(zhì)量。
2.2.4、更換電流互感器。原使用電流互感器為3級(jí)，為適應(yīng)更換保護(hù)(zBT-II型)的精度，使保護(hù)在短路、過(guò)流、過(guò)載運(yùn)行計(jì)算精確，防止越級(jí)跳閘出現(xiàn)大面積停電，更換為0,5級(jí)的電流互感器。
2.2.5、更換零序電流互感器，原使用的為1A／100+-5mv更換后為1A／100+1mv，在漏電、單相接地時(shí)能更精確運(yùn)算，準(zhǔn)確采集零序電流，并能準(zhǔn)確通過(guò)cpu運(yùn)算跳閘，并能分辨是哪段線(xiàn)路漏電。
2.2.6、更換分勵(lì)線(xiàn)圈。原分勵(lì)線(xiàn)圈電壓等級(jí)為DC24，變?yōu)镈C110的分勵(lì)線(xiàn)圈，分勵(lì)線(xiàn)圈在安裝時(shí)跳閘行程已調(diào)整并試驗(yàn)。
2.3、綜合保護(hù)器整定、參數(shù)調(diào)整：
2.3.L、在更換保護(hù)時(shí)，檢查原整定參數(shù)如過(guò)載、短路、漏電及動(dòng)作時(shí)間，在更換后按原參數(shù)設(shè)定。
2.3.2、更換保護(hù)時(shí)，進(jìn)線(xiàn)高開(kāi)(總開(kāi)關(guān))漏電時(shí)不投入跳閘，只投報(bào)警，為不使整個(gè)系統(tǒng)停電、停風(fēng)。
2.3.3、更換保護(hù)后，進(jìn)線(xiàn)高開(kāi)(總開(kāi)關(guān))整定中不投入過(guò)電壓和零序過(guò)壓，只發(fā)告警信號(hào)，因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)過(guò)壓或零序過(guò)壓，使整個(gè)系統(tǒng)感受過(guò)壓，如果保護(hù)跳閘，會(huì)造成大面積停電、停風(fēng)。
2.3.4、更換保護(hù)后，總開(kāi)關(guān)整定中不投失壓保護(hù)，為防止電壓過(guò)低跳閘大面積停電，過(guò)載也不投入。
2.3.5、更換保護(hù)后，總開(kāi)關(guān)整定中只投入短路、過(guò)流保護(hù)，短路根據(jù)所帶負(fù)荷的最大設(shè)備整定，過(guò)流按總負(fù)荷的1.5倍整定。
2.3.6、更換保護(hù)后，分開(kāi)關(guān)在整定中投入短路、過(guò)載保護(hù)，根據(jù)原數(shù)據(jù)進(jìn)行整定，過(guò)流不投入使用。漏電I段投入跳閘，根據(jù)電纜長(zhǎng)度和系數(shù)計(jì)算漏電電流整定，零序電壓根據(jù)躲過(guò)開(kāi)口三角形輸出的最大不平衡零序電壓整定，一般為15～30V，在漏電Ⅱ只投告警以提示用戶(hù)有漏電或接地故障，整定按躲過(guò)本線(xiàn)路本身的容性電流的1.5倍整定。
2.3.7、更換保護(hù)后，瓦電閉鎖是根據(jù)用戶(hù)的使用情況自行投入，可選擇常開(kāi)或常閉，現(xiàn)在都沒(méi)有投入使用。 2.4、整定完所有參數(shù)時(shí)各功能試驗(yàn)：
2.4.1、用遙控器操作合、分閘各5次，應(yīng)可靠合、分閘，并顯示正常。
2.4.2、在門(mén)上操作啟動(dòng)按鈕時(shí)應(yīng)可靠合閘，顯示應(yīng)相符，按停止按鈕時(shí)應(yīng)可靠分閘，并正常顯示，各試驗(yàn)5次。
2.4.3、在門(mén)上操作漏電按鈕應(yīng)可靠動(dòng)作并顯示漏電故障，并能記憶，故障指示紅燈亮，試驗(yàn)2次應(yīng)正常。
2.4.4、在門(mén)上操作移位、確認(rèn)、取消三個(gè)按鈕能對(duì)保護(hù)所有參數(shù)進(jìn)行查詢(xún)及修改，試驗(yàn)各5次應(yīng)正常。
2.4.、門(mén)上的照明按鈕按下時(shí)箱體內(nèi)的燈應(yīng)亮，并能觀察導(dǎo)電桿的插入是否到位，以防止誤操作。
2.4.6、合閘后應(yīng)用手動(dòng)分閘可靠，試驗(yàn)5次應(yīng)正常，手動(dòng)合閘5次并可靠正常。
3 保護(hù)器改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)
3.1、采用雙CPU的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使保護(hù)器具備很強(qiáng)的保護(hù)和通訊功能，同時(shí)降低了CPU的負(fù)載率。
3.2、采用高速高精度低功耗A／D轉(zhuǎn)換芯片，使保護(hù)器具有很高的保護(hù)和測(cè)量精度。
3.3、采用智能型開(kāi)關(guān)電源，確保保護(hù)器在失電后能夠可靠動(dòng)作并把故障數(shù)據(jù)上傳到地面。
3.4、提高電壓、電流互感器的精度等級(jí)(提高到0.5級(jí))，根據(jù)負(fù)荷情況進(jìn)行合理整定等環(huán)節(jié)。
3.5、高可靠性的高速串行存儲(chǔ)器用于保存定值和保護(hù)器動(dòng)作事件，所有數(shù)據(jù)掉電不丟失。
3.6、改進(jìn)漏電保護(hù)性能。
3.7、保護(hù)器上增加失壓保護(hù)功能
3.8、保護(hù)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔緊湊，接觸安全可靠，易維護(hù)和抗干擾能力強(qiáng)。
4 綜合保護(hù)器改進(jìn)后的保護(hù)功能
4.1、短路保護(hù)：當(dāng)負(fù)荷側(cè)出現(xiàn)短路故障時(shí)，保護(hù)器配置有三段式定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。
4.2、電纜絕緣監(jiān)視保護(hù)：對(duì)高壓開(kāi)關(guān)負(fù)荷側(cè)使用的雙屏蔽電纜的屏蔽芯線(xiàn)，屏蔽地線(xiàn)之間實(shí)現(xiàn)絕緣監(jiān)視保護(hù)功能。
4.3、具備風(fēng)電閉鎖和瓦斯電閉鎖的遠(yuǎn)程斷電功能。
4.4、采用高速高精度A／D芯片能夠精確實(shí)時(shí)采集三相電壓和電流。
4.5、改造失壓脫扣方式，由原失壓線(xiàn)圈脫扣改進(jìn)為保護(hù)器供出信號(hào)驅(qū)動(dòng)分勵(lì)線(xiàn)圈動(dòng)作跳閘。
5 應(yīng)用實(shí)例
2009年3月山西新元煤炭有限責(zé)任公司礦井通過(guò)對(duì)井下10kv變電所的高壓隔爆真空配電裝置保護(hù)器的改造，共改造更換高開(kāi)保護(hù)器52臺(tái)，全月未出現(xiàn)1次大面積停電和越級(jí)跳閘現(xiàn)象，開(kāi)關(guān)試驗(yàn)動(dòng)作靈敏可靠，先進(jìn)的人機(jī)界面系統(tǒng)，更加體現(xiàn)了人性化的設(shè)計(jì)理念，供電系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，故障記錄掉電不丟失，增強(qiáng)了抗干擾能力，具有聯(lián)網(wǎng)通訊接口，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)監(jiān)控和“四遙”功能。提高了供電的質(zhì)量，確保了安全、可靠、動(dòng)作靈敏，為礦井的正常生產(chǎn)提供了極大的保障。
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