露天矿采场供电设备电流保护的探讨

□ 李玮 内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司

露天矿采场供电设备电流保护的探讨

□ 李玮 内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司

［导读］在露天矿开采的过程中，大部分设备均使用电能作为动力来源，目前采场设备越来越先进，生产效率显著提高，继电保护更是起到了重要的作用。保证供电设备的稳定运行和人员安全越来越被重视，而继电保护作为其中的关键一环，在设备运行和人员安全，起到了及其重要的作用。

一、前言

在露天矿开采的过程中，采掘设备种类多样，其工作负荷、启动电流、最大电流等各不相同，并且露天开采，设备移动较为频繁，随着负荷的变化，其供电设备的定值必须做出相应的调整，而定值的整定成为一门重要的学问。而采场设备电流变化较为明显，所以电流的三段保护及其定值的整定，是采场继电保护的主要内容。

二、采场供电现状

环境，该地区海拔1000m左右，降雨量小，昼夜温差较大，冬季长时间冰雪覆盖。

设备，采场35kV架空线到移动式变电站（35kV/6kV，9台），再经移动式开关柜（12台）及分线箱（10台）给采掘设备供电，采掘设备均为6kV电源供电，移动变电站、开关柜及各采掘设备之间使用6kV三相拖拽电缆连接。采掘设备由wk-20（4台）、wk-35（3台）、wk-75（1台）等电铲组成。

三、三段电流保护

采场供电的继电保护同样必须满足选择、速动、灵敏、可靠四大特性。尤其是煤炭行业属于高危行业，采场生产中，人员经常接触用电设备，必须出现故障马上准确的切除，保障人员安全，但又需要躲过一些电流波动，保证设备的稳定运行。所以继电保护在人员安全和生产稳定之间建立了一种微妙的平衡。

由于采场已在常年供电中，形成了一个独立的系统，我们研究的对象仅从移动变到采掘设备，所有的定值只考虑到这一段内，要求发生故障或事故时，移动变必须迅速跳闸，最短时间内切除故障线路，保证工作人员和其他设备的安全运行。

1、瞬时电流速断保护

从故障切除时间考虑，原则上继电保护的动作时间越短越好，即在保护元件或设备上装设快速保护，瞬时电流速断保护就是这样快速保护。下面用如图1，所示单电源线路，说明瞬时电流速断保护的工作原理。

瞬时电流速断保护反应线路故障时电流增大动作，并且没有动作延时，所以必须保证只有在被保护线路上发生短路时才动作，例如图1的保护必须只反应线路L1上的短路，而对L1以外的短路故障均应不动作。

整定原则：按照选择性要求，图中保护1 的动作电流，应该大于线路L2始端短路时的最大短路电流。实际上，线路L2始端短路与线路L1末端短路时反应到保护1的短路电流几乎没有区别，因此线路1的瞬时电流速断保护动作电流的整定原则为：躲过本线路末端短路的可能出现的最大短路电流。所以瞬时电流速断保护不能保护本段的全长。根据规程规定：瞬时电流速断保护的最小保护范围L不小于本线路全长的15%~20%。

2、限时电流速断保护

瞬时电流速断保护的保护范围不能达到线路的全长，在本线路末端附近发生短路时不会动作，因此需要增设另一套保护，用于反应本线路瞬时电流速断保护范围以外的故障，同时作为瞬时电流速断保护的后备，这就是限时电流速断保护。对于限时电流速断保护的要求是，其保护范围在任何情况下必须包括本线路全长，并具有规定的灵敏度；同时在保证选择性的前提下，动作时间最短。

限时电流速断保护的保护范围包括本线路L1的全长，则必然延伸到相邻线路L2，但不应该超出保护2的瞬时电流速断的保护范围

显然，保护1 的限时电流速断保护的保护范围，与保护2的瞬时电流速断保护的保护范围出现重叠区。为了保证保护的选择性，及在线路L2始端短路时，仍然由保护2动作，所以保护的限时电流速断保护必须增加动作延时，并且线路L1的限时电流速断保护动作时间，应与线路L2的瞬时电流速断保护动作时间配合。

灵敏度。限时电流速断保护的保护范围是本线路的全长，则灵敏度应该考虑系统的各种运行方式下，保护对全线路范围内故障的反应能力，选择对保护动作最不利的情况下进行校验。

3、综合瞬时电流速断保护和限时电流速断保护的作用，可以对全线路范围内的任何故障实现瞬时或较短延时的切除故障，为了防止由于继电保护拒动或断路器拒动无法切除故障的情况，还需要装设具有近后备和远后备保护，定时限过电流保护就是这样的保护。

定时限过电流保护的动作电流应满足以下两个条件：1、在系统运行时不动作，动作电流应该大于该线路的最大负荷电流；2、外部故障切除后，应能够可靠返回。定时限过电流保护越靠近电源处，动作时间越长；越靠近负荷端，动作时间越短。

四、结束语

综上所述，在露天矿供电设备运行中，理论上严格按照电流的三段保护进行整定。但是在实际运行过程中，由于环境等因素的存在，与理论数值有一定的差异，通过以往的各种故障或事故的跳闸，我们对采场供电设备的定值有了较为详细的了解，并制定了冬季夏季不同的定值表，旨在保证采场供电稳定和人员的绝对安全。

［1］张保会，尹项根.电力系统继电保护［M］.中国电力出版社，2005.

［2］徐建安，王风华.电力系统继电保护整定计算［M］.中国水利水电出版社，2004（2）

［3］宋庭会.智能变电站继电保护现场调试技术［M］.中国电力出版社，2010