試論煤礦高壓供電設(shè)備電氣保護的發(fā)展

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摘要：隨著微機技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，以單片機為核心的高壓開關(guān)智能綜合保護技術(shù)，能夠較好地完成對多路信號進行處理，增強和增加了保護的功能，本文主要探討了煤礦高壓供電設(shè)備電氣保護的發(fā)展，其應(yīng)用對于提高供電質(zhì)量、保證人身安全、完善電網(wǎng)保護都具有很重要的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：煤礦高壓供電設(shè)備電氣保護高壓防爆智能控制 一、引言 煤礦井下工作的環(huán)境惡劣，負荷波動大，工況很不穩(wěn)定，瓦斯煤塵積聚、滴水冒頂事故等會使電氣設(shè)備絕緣強度逐漸降低；同時由于工作人員維護不當(dāng)或操作錯誤、輸電線路的導(dǎo)線斷裂等原因，經(jīng)常會出現(xiàn)漏電及單相接地故障。接地故障若不及時排除，電網(wǎng)各相線會運行在線電壓下，長期運行將導(dǎo)致絕緣擊穿，甚至發(fā)生三相或兩相短路事故[1]。所以，為了避免事故的發(fā)生，保障人身安全，有效減小事故范圍，研究高性能的高壓防爆開關(guān)智能保護控制系統(tǒng)具有重要現(xiàn)實意義和發(fā)展遠景。 二、煤礦高壓供電設(shè)備電氣保護的發(fā)展與應(yīng)用 目前煤礦供電設(shè)備有礦用一般型高壓開關(guān)柜、高壓防爆配電裝置、移動變電站（或礦用變壓器）、饋電開關(guān)及磁力啟動器等，其電氣保護裝置的類型繁雜多樣，功能品質(zhì)不一而足。高壓設(shè)備主要是高壓開關(guān)柜與高壓防爆配電裝置。其中礦用一般型高壓開關(guān)柜大多應(yīng)用于礦井地面變電所及低瓦斯礦井的井底車場，總進風(fēng)巷和主要進風(fēng)巷，其通用的繼電保護裝置一般均以電磁感應(yīng)式為主，用以實現(xiàn)反時限的過載、定時限的過流、瞬動短路、失壓（或欠壓）及漏電（也稱接地）保護等功能。因其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，現(xiàn)場具備一定的維護水平[2]。 隨著PBG系列和BGP系列開關(guān)的大量應(yīng)用，逐漸過渡到真空斷路器階段。高壓保護裝置伴隨著高壓開關(guān)的發(fā)展也經(jīng)歷了從過流繼電器和高壓熔斷器到模擬為主模數(shù)結(jié)合保護再到智能綜合保護三個階段。前兩個階段的保護器參數(shù)的分散性大，易受環(huán)境的干擾，可靠性較差，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，成本低，因此得到了較為廣泛的應(yīng)用。智能保護器能夠把多項保護功能通過MCU進行處理，使得保護功能增加，而同時成本不會增加太多，因此具有很強的發(fā)展空間。近幾年來推廣的高壓防爆真空斷路器、綜合保護器（或電子繼電保護單元）及電能計量裝置等，具有漏電監(jiān)視、過流、失壓及過壓等保護功能，可顯示電壓、電流和故障類型等。真空斷路器既能電動合、分閘，又能手動合、分閘。 目前市場上以北京順城電子技術(shù)公司的GSZJ-H5_A型系列高壓開關(guān)數(shù)碼綜合保護監(jiān)控器為主，采用了先進的微機技術(shù)，依據(jù)煤礦井下特殊環(huán)境而專門設(shè)計，是10KV、6KV和3.3KV各型變壓器中性點不接地供、變電系統(tǒng)中電力開關(guān)專用高級多功能綜合保護裝置。該保護器可以安裝在PBG系列及BGP系列等礦用防爆型高壓開關(guān)內(nèi)使用，可以替代各種模擬綜保，實現(xiàn)老開關(guān)的改造更新，它不但擁有國內(nèi)所有模擬綜合保護器具有的全部功能，而且還具有遙測、遙信、遙控、搖調(diào)等四遙功能。此外，還有湘潭華宇電子電器廠開發(fā)的ZLZB-5X系列為電腦智能綜合保護裝置，各種保護、顯示及控制功能與順城電子的GSZJ-H5_A型綜保大致相同。 然而目前這些智能高壓綜合保護器都以單一的51單片機進行保護控制，由于51單片機片內(nèi)資源有限，這樣必然會造成對系統(tǒng)功能擴展的局限。另外，8位的51單片機數(shù)據(jù)處理速度只能使綜保的各種保護動作時間在國標(biāo)允許的上限范圍徘徊，例如，以順城電子的GSZJ-H5_A型綜保為例，實測短路動作時間在80～100ms之間，接近JB8739-1998規(guī)定的短路動作時間<100ms，這是智能保護器的一個瓶頸。由于智能保護器要處理的是波形畸變比較嚴(yán)重的50HZ信號，因此從出現(xiàn)故障到開關(guān)跳閘所用時間較長，而且系統(tǒng)功能越多所用時間越長。 隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和對其安全運行要求的不斷提高，除了要增強煤礦井下高壓電網(wǎng)繼電保護的快速響應(yīng)性之外，數(shù)據(jù)通訊是礦用智能保護控制系統(tǒng)功能擴展的另一焦點。近幾年，國家不斷地加大對井下作業(yè)的要求力度，全國各大煤礦已經(jīng)開始籌備井下各種高低壓電器的通信設(shè)施建設(shè)工作，從磁力啟動器到饋電開關(guān)再到高壓防爆開關(guān)，逐級向上通訊數(shù)據(jù)。以四川攀煤集團為例，通過天津天礦電器設(shè)備有限公司與重慶煤科院合作，完成了將饋電開關(guān)與井上總站的數(shù)據(jù)通訊。所以，研究井下現(xiàn)場總線通訊技術(shù)將會成為未來的一個發(fā)展趨勢，為此保護控制系統(tǒng)也要具備總線接口，需要進行功能擴展。 三、結(jié)束語 采用高壓開關(guān)保護把變壓器及被保護線路看作一個整體，高壓側(cè)電壓高，但電流小，從現(xiàn)代變電站實際情況考慮，在高壓側(cè)保護具有重要的經(jīng)濟意義。智能保護控制系統(tǒng)在開發(fā)過程中，充分發(fā)揮了微機的靈活、快速、準(zhǔn)確等特點，使繼電保護技術(shù)得以不斷的完善和進步，在功能上都顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的模擬式保護。 參考文獻： [1]劉玉濤：《MSVC無功補償裝置在煤礦高壓供電中的應(yīng)用研究》，《煤礦機械》，2009年30(9)。 [2]張根現(xiàn)：《常村煤礦高壓供電安全技術(shù)研究與實踐》，《中國煤炭》，2003年29(9)。