供配電安全技術(shù)第講煤礦防越級(jí)跳閘系統(tǒng)及數(shù)字化變電站

供配電安全技術(shù)

第七講:煤礦防越級(jí)跳閘系統(tǒng)及數(shù)字化變電站中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院電氣安全與智能電器研究所劉建華目錄一、煤礦越級(jí)跳閘問(wèn)題分析二、常規(guī)微機(jī)保護(hù)構(gòu)造的防越級(jí)跳閘系統(tǒng)三、數(shù)字化變電站四、數(shù)字化變電站構(gòu)造的防越級(jí)跳閘系統(tǒng)一、煤礦越級(jí)跳閘問(wèn)題分析1、短路越級(jí)跳閘煤礦高壓供電存在如下特點(diǎn)：短線(xiàn)路較多有的下井線(xiàn)路僅有100-500米；采區(qū)變到配電點(diǎn)僅有50-500米下井線(xiàn)路經(jīng)過(guò)的開(kāi)關(guān)級(jí)數(shù)多地面-井下中央-采區(qū)-配電點(diǎn)電力系統(tǒng)給定的速斷定時(shí)限短（1-2秒）井下高壓開(kāi)關(guān)一般均裝設(shè)速斷保護(hù)井下高壓開(kāi)關(guān)一般均裝設(shè)有低電壓保護(hù)短路越級(jí)跳閘原因1整定方法不合理速斷保護(hù)按躲過(guò)最大負(fù)荷電流整定，比按短路電流整定得到的值要小得多，發(fā)生短路后沿線(xiàn)保護(hù)均啟動(dòng)，跳閘取決于開(kāi)關(guān)的機(jī)械特性。解決方法正確整定短路越級(jí)跳閘原因2短線(xiàn)路造成保護(hù)定值無(wú)法區(qū)分短線(xiàn)路短路電流的變化平緩，始末端短路電流差值小，按躲過(guò)線(xiàn)路末端最大短路電流整定，一般保護(hù)靈敏度<1。電力系統(tǒng)規(guī)程建議在靈敏度小于1的情況下不適宜裝設(shè)電流速斷保護(hù)，但是煤炭規(guī)程規(guī)定井下必須裝設(shè)速斷保護(hù)，不準(zhǔn)甩掉不用。此時(shí)一般按同一靈敏系數(shù)法整定，造成線(xiàn)路在最小運(yùn)行方式下有保護(hù)范圍，然而在最大運(yùn)行方式下可能發(fā)生越級(jí)跳閘。解決方法在短線(xiàn)路增設(shè)限流電抗器，注意端電壓、井下條件限制。改變保護(hù)原理：差動(dòng)保護(hù)短路越級(jí)跳閘原因2短線(xiàn)路造成保護(hù)定值無(wú)法區(qū)分短路越級(jí)跳閘原因3系統(tǒng)的運(yùn)行方式差異較大系統(tǒng)運(yùn)行方式差異較大，按躲過(guò)線(xiàn)路末端最大短路電流整定，一般保護(hù)靈敏度<1。電力系統(tǒng)規(guī)程建議在靈敏度小于1的情況下不適宜裝設(shè)電流速斷保護(hù)，但是煤炭規(guī)程規(guī)定井下必須裝設(shè)速斷保護(hù)，不準(zhǔn)甩掉不用。此時(shí)一般按同一靈敏系數(shù)法整定，造成線(xiàn)路在最小運(yùn)行方式下有保護(hù)范圍，然而在最大運(yùn)行方式下可能發(fā)生越級(jí)跳閘。解決方法電力自動(dòng)化系統(tǒng)：隨運(yùn)行方式切換保護(hù)定值改變保護(hù)原理：差動(dòng)保護(hù)短路越級(jí)跳閘原因3系統(tǒng)的運(yùn)行方式差異較大短路越級(jí)跳閘原因4短路電流過(guò)大短路電流超出了保護(hù)裝置短路電流的最大保護(hù)范圍（現(xiàn)在井下高壓綜保一般為10倍），如線(xiàn)路末端母線(xiàn)的最大三相短路電流為3340A,而線(xiàn)路的CT的變比為200/5，也就是保護(hù)的最大電流只能選取2000A。解決方法改變CT變比加裝限流電抗器改變保護(hù)原理：差動(dòng)保護(hù)短路越級(jí)跳閘原因5失壓保護(hù)延時(shí)難以整定導(dǎo)致的“越級(jí)跳閘”大多井下保護(hù)器的失壓保護(hù)動(dòng)作延時(shí)不能整定，為瞬動(dòng)，另外部分失壓脫扣動(dòng)作值不準(zhǔn)確。饋線(xiàn)距離母線(xiàn)很近的地方發(fā)生短路故障時(shí)母線(xiàn)電壓短時(shí)失壓，該段母線(xiàn)上其他開(kāi)關(guān)的失壓保護(hù)誤動(dòng)作導(dǎo)致“越級(jí)跳閘”。解決方法選擇具有失壓保護(hù)延時(shí)可整定或具有延時(shí)的保護(hù)裝置；改變保護(hù)原理：差動(dòng)保護(hù)短路越級(jí)跳閘原因6開(kāi)關(guān)拒動(dòng)煤礦井下高爆開(kāi)關(guān)質(zhì)量參差不齊，開(kāi)關(guān)動(dòng)作速度差異較大，開(kāi)關(guān)質(zhì)量差異較大。解決方法保證開(kāi)關(guān)質(zhì)量2、漏電保護(hù)無(wú)選擇性跳閘煤礦80%以上供電事故均為單相接地故障造成中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中單線(xiàn)路單相接地故障判定存在技術(shù)實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)單相接地故障判定原理較多中性點(diǎn)接地方式較多單相接地故障危害嚴(yán)重事故擴(kuò)大為短路，降低供電可靠性事故引發(fā)過(guò)電壓，導(dǎo)致事故擴(kuò)大漏電保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)原因1高壓漏電保護(hù)選擇性原理有效性零序過(guò)電流原理：適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，且各出線(xiàn)電容電流差別不大。零序無(wú)功方向型原理：適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。零序有功方向型原理：適用于中性點(diǎn)經(jīng)并或串阻尼的消弧線(xiàn)圈接地。五次諧波原理：適用于中性點(diǎn)各種接地形式，但靈敏度較低，不適合單條線(xiàn)路應(yīng)用。解決方法根據(jù)系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式，選擇具有正確原理的保護(hù)裝置。漏電保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)原因1-保護(hù)原理以母線(xiàn)流向線(xiàn)路電流方向?yàn)檎╇姳Ｗo(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)原因1-保護(hù)原理以母線(xiàn)流向線(xiàn)路電流方向?yàn)檎╇姳Ｗo(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)原因1-保護(hù)原理漏電保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)原因1-保護(hù)原理

漏電保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)原因2高壓漏電保護(hù)整定方法不合理井下高壓漏電保護(hù)同一條線(xiàn)路應(yīng)按時(shí)限保證選擇性。零序過(guò)電流原理：在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)應(yīng)按躲過(guò)本支路電容電流整定。解決方法正確整定漏電保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)原因3接線(xiàn)不正確選擇性原理必須依靠電壓與電流方向的判別。電壓互感器零序電壓加、減極性接法不一。誤以為漏電試驗(yàn)動(dòng)作即檢驗(yàn)了漏電保護(hù)可靠。解決方法做經(jīng)電阻接地或直接接地試驗(yàn)驗(yàn)證接線(xiàn)正確性。二、常規(guī)微機(jī)保護(hù)構(gòu)造的防越級(jí)跳閘系統(tǒng)從地面到井下所有變電所連接線(xiàn)上光纖縱差保護(hù)線(xiàn)路縱差保護(hù)作為線(xiàn)路的主保護(hù)過(guò)流II段為后備保護(hù)高爆綜合保護(hù)應(yīng)改造為具有光纖差動(dòng)保護(hù)的微機(jī)保護(hù)測(cè)控單元地面到井下所有變電所連接光纖防越級(jí)跳紋閘系統(tǒng)縱裹差保護(hù)原單理正常運(yùn)行罩和線(xiàn)路外敢部故障時(shí)線(xiàn)路內(nèi)部公故障防越級(jí)邁跳閘系親統(tǒng)優(yōu)缺季點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)改造簡(jiǎn)單奸。缺點(diǎn)僅能實(shí)現(xiàn)經(jīng)短路防越畜級(jí)，無(wú)法報(bào)解決漏電私無(wú)選擇性深問(wèn)題；無(wú)法實(shí)獨(dú)現(xiàn)母線(xiàn)謊短路速業(yè)斷保護(hù)麗，靠后溝備保護(hù)抽動(dòng)作，娘存在一柴定危險(xiǎn)參性。三、數(shù)字喝化變電站數(shù)字化變旱電站是智盈能電網(wǎng)的隨核心。智能變電蔥站（數(shù)字內(nèi)化變電站覆）數(shù)字化設(shè)變電站數(shù)字化很變電站左是由智葛能化一兵次設(shè)備努、網(wǎng)絡(luò)糧化二次留設(shè)備在IEC6凱1850通信協(xié)鵲議基礎(chǔ)翅上分三虹層構(gòu)建洲，即站制控層、談間隔層遇、過(guò)程閣層，兩夠級(jí)網(wǎng)絡(luò)樂(lè)，能夠費(fèi)實(shí)現(xiàn)智保能設(shè)備假間信息丹數(shù)字化足共享和浸互操作握，可實(shí)射現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)童化二次紙功能、課程序化礙操作、術(shù)狀態(tài)檢待修、電梢網(wǎng)故障想分析隔西離等功渠能的智貫?zāi)芑呢堊冸娬菊?。特點(diǎn)：一次設(shè)備思智能化二次設(shè)兇備網(wǎng)絡(luò)課化基礎(chǔ)數(shù)窯據(jù)完備藥化信息交朋換標(biāo)準(zhǔn)詳化運(yùn)行控制壁自動(dòng)化信息展示?？梢暬治鰶Q肝策在線(xiàn)不化設(shè)備檢執(zhí)修狀態(tài)侮化保護(hù)決策疏協(xié)同化設(shè)備安買(mǎi)裝就地購(gòu)化系統(tǒng)設(shè)節(jié)計(jì)統(tǒng)一切化二次系魂統(tǒng)一體困化數(shù)字化唯變電站棉設(shè)計(jì)模射式1僅站控層得遵循IEC6辯1850標(biāo)準(zhǔn)。全國(guó)約有400座此類(lèi)變傍電站。通常認(rèn)抓為，這斥種僅站禿控層遵烘循IEC詢(xún)61壯850標(biāo)準(zhǔn)變電讓站，在技義術(shù)上已經(jīng)胖相當(dāng)成熟渾。在浙江粥、湖北、插廣東等地府已經(jīng)作為紛新建或改擺造變電站崇的基本要社求（如浙援江海寧500既kV變電站財(cái)）。這種模式存變電站仍屢屬于常規(guī)謙性質(zhì)的變廁電站設(shè)計(jì)郵。數(shù)字化尿變電站色設(shè)計(jì)模鴉式2站控層遵剝循IEC6撐1850標(biāo)準(zhǔn)、傭過(guò)程層駱采用GOO住SE網(wǎng)絡(luò)。一次設(shè)備調(diào)采用常規(guī)被互感器，盜在技術(shù)上悼規(guī)避了電療子式互感難器不成熟芽的風(fēng)險(xiǎn)，敵成本也相敗對(duì)較低。在華東裹等地區(qū)揭有應(yīng)用校（如浙破江蘭溪500k冊(cè)V變電站、摔浙江外陳220k罷V變電站）苗。這種變幫電站屬爽于一種寧過(guò)渡性霸的變電估站設(shè)計(jì)胸模式。數(shù)字化變仔電站設(shè)計(jì)盈模式3-全數(shù)字化站控層遵訊循IEC惰618慘50標(biāo)準(zhǔn)、過(guò)穴程層采用GOO剃SE網(wǎng)絡(luò)。過(guò)程層設(shè)齡備全部為情電子式CT/P仍T及智能加開(kāi)關(guān)。對(duì)110戶(hù)kV以下電長(zhǎng)網(wǎng)可罰采用電桿子式互慨感器。數(shù)字化變囑電站與傳線(xiàn)統(tǒng)自動(dòng)化意變電站比歇較GOO窗SE網(wǎng)絡(luò)什么是GOO天SE及特點(diǎn)斬？GOOS挺E：面向?qū)ι嫦蟮淖冸娂庹就ㄓ檬蚂柤℅en臟eri雄cO丹bje償ctOrie息nted貸Sub美stat莖ion蒙Even仇t）是IEC6結(jié)1850定義用于急快速和可使靠傳送變劍電站自動(dòng)根化系統(tǒng)中建實(shí)時(shí)性要泳求高的信郊息事件的斬通信模型沿。為什么需辨要GOO搖SE？在運(yùn)行銜中，由氧于系統(tǒng)蘇發(fā)生故倡障保護(hù)凳會(huì)產(chǎn)生撐：?jiǎn)?dòng)逼、跳閘浩、重合魯?shù)葎?dòng)作啄；運(yùn)行撫狀態(tài)發(fā)類(lèi)生變化倍時(shí)出現(xiàn)爪電網(wǎng)結(jié)斗構(gòu)、一份次設(shè)備碌被控制煮切換會(huì)漲產(chǎn)生：竿啟動(dòng)、燥停止、偵閉鎖、君解鎖、葵觸發(fā)、衣解除、溜狀態(tài)變雄化等動(dòng)挑作及信虹號(hào)。以前這嘩些快速?gòu)?qiáng)動(dòng)作命顫令信號(hào)林基本上納由繼電種器完成淚，隨著夸信息化暮、數(shù)字彈化的技裙術(shù)進(jìn)步貴發(fā)展，骨改由通效信技術(shù)緒完成。非常規(guī)葬互感器非常規(guī)互誦感器優(yōu)點(diǎn)優(yōu)良的絕丘緣性能，潮造價(jià)低。不含鐵頭心，消詞除了磁文飽和、美鐵磁諧賴(lài)振等問(wèn)矛題。低壓側(cè)叉無(wú)開(kāi)路乏高壓危主險(xiǎn)。暫態(tài)響欲應(yīng)范圍憶大。頻率響踢應(yīng)范圍爛寬。沒(méi)有因充翁油而產(chǎn)生幕易燃、易緩爆炸等危忌險(xiǎn)。體積小、兆重量輕，襖運(yùn)輸方便星?？闺姶懦舾蓴_能配力強(qiáng)。由于信息哈載體是光復(fù)，用光纖卻傳輸信號(hào)費(fèi)，因此具弓有光學(xué)敏占感和光纖鬧傳輸?shù)膬?yōu)眨點(diǎn)，例如貸耐腐蝕、黎耐老化等制。適應(yīng)了電隔力計(jì)量與暮保護(hù)數(shù)字旅化、微機(jī)滅化和自動(dòng)北化發(fā)展的醬潮流。電子式電株流互感器ECT１１０kv系列１０kv系列電子式電饞流互感器開(kāi)關(guān)柜安拐裝的小信竹號(hào)模擬量遲輸出的電阻子互感器防越級(jí)網(wǎng)跳閘系茶統(tǒng)：地祥面數(shù)字允化變電迷站模式四、數(shù)努字化變枯電站構(gòu)卵造的防疼越級(jí)跳安閘系統(tǒng)防越級(jí)騎跳閘系館統(tǒng)：井資下數(shù)字統(tǒng)化變電醉站模式防越級(jí)跳籍閘系統(tǒng)：靜數(shù)字化變宏電站模式特點(diǎn)：基于數(shù)字禿化變電站希模式，三偷層網(wǎng)絡(luò)結(jié)氣構(gòu)，兩層蛇網(wǎng)絡(luò)。具有數(shù)策字化變抵電站典扒型特點(diǎn)倒，符合壞發(fā)展趨茅勢(shì)。地面井娃下一體寺數(shù)字化寫(xiě)實(shí)現(xiàn)方追案。過(guò)程層設(shè)樹(shù)備：綜合保護(hù)貿(mào)測(cè)控合并孝智能終端采用傳統(tǒng)PT/C法T。高爆開(kāi)恥關(guān)中安然裝具有壟光纖通盤(pán)訊的綜諸合保護(hù)貼測(cè)控合獄并智能付終端，泰通信網(wǎng)嶼絡(luò)正常頂時(shí)，起泳數(shù)字化撞變電站紋合并器斗作用，串當(dāng)雙光然纖網(wǎng)絡(luò)糧斷開(kāi)時(shí)肉，起微編機(jī)綜合燥保護(hù)作蒙用。過(guò)程層降與間隔扒層之間膜網(wǎng)絡(luò)：悔將IEC繪618李50標(biāo)準(zhǔn)的GOO嶺SE網(wǎng)、采蕉樣值網(wǎng)載、GPS同步網(wǎng)三旁網(wǎng)合一，班集成在同肢一對(duì)光纖屆通道（雙概重化）上欄實(shí)現(xiàn)；忽以礦用光余纖網(wǎng)絡(luò)接碌入分站為頑核心構(gòu)成穗（單臺(tái)可陰接入最多39臺(tái)智能終保端）。防越級(jí)跳左閘系統(tǒng)：習(xí)數(shù)字化變龜電站模式間隔層打設(shè)備：奏集成保秒護(hù)裝置基于最新亮超大規(guī)模FPGA和多DSP內(nèi)核并渡行處理泛技術(shù)叢，計(jì)算伏能力相慈當(dāng)于100余臺(tái)微辯機(jī)保護(hù)挺裝置的買(mǎi)保護(hù)主脆機(jī)。針對(duì)煤礦家井下線(xiàn)路筍短，短路些電流大的瀉特點(diǎn)，開(kāi)球發(fā)了CT飽和識(shí)別稍技術(shù)，能相避免穿越尺性故障時(shí)公由于CT飽和導(dǎo)儉致的光隔差誤動(dòng)萄。功能軟件朝化：保護(hù)撿功能軟件初化（可自蹲由配置開(kāi)記關(guān)需要的宗軟件功能雹，如線(xiàn)路否縱差、母怒線(xiàn)縱差等燙），故障墓錄波軟件扮化（支持叮高達(dá)20次諧波食分析，論保存多煮達(dá)409怕6條故障記烏錄，32套全網(wǎng)故患障時(shí)的波像形），接魯?shù)剡x線(xiàn)軟活件化。線(xiàn)路縱獸差保護(hù)次動(dòng)作速漿度快，準(zhǔn)平均動(dòng)傳作速度釋小于25ms。防越級(jí)膊跳閘系末統(tǒng)：煤書(shū)礦數(shù)字刑化變電沸站模式優(yōu)點(diǎn)基于智能星電網(wǎng)架構(gòu)花，第三代主數(shù)字化變滅電站結(jié)構(gòu)萄；全礦保丸護(hù)信息窯共享；可解決短篇路防越級(jí)穗、漏電無(wú)降選擇性問(wèn)韻題；功能升骨級(jí)軟件拋化，?；甲o(hù)投資廊；電磁兼容邀性強(qiáng)，抗列干擾能力捧強(qiáng)。防越級(jí)務(wù)跳閘系溫統(tǒng)：集饞成保護(hù)嶼裝置界海面防越級(jí)跳堤閘系統(tǒng)：精集成保護(hù)案裝置界面防越級(jí)揀跳閘系梅統(tǒng)：集畜成保護(hù)償裝置界犬面防越級(jí)己跳閘系騎統(tǒng)：集凱成保護(hù)睡裝置界