供配电安全技术第7讲煤矿防越级跳闸系统及数字化变电站PPT课件
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➢ 煤矿高压供电存在如下特点：
短线路较多 有的下井线路仅有100-500米； 采区变到配电点仅有50-500米
下井线路经过的开关级数多 地面-井下中央-采区-配电点
电力系统给定的速断定时限短（1-2秒） 井下高压开关一般均装设速断保护 井下高压开关一般均装设有低电压保护
电气安全与智能电气研究所
供配电安全技术
第七讲:煤矿防越级跳闸系统及数字化变电站
中国矿业大学信息与电气工程学院 电气安全与智能电器研究所 刘建华
1
目录
一、煤矿越级跳闸问题分析 二、常规微机保护构造的防越级跳闸系统 三、数字化变电站 四、数字化变电站构造的防越级跳闸系统
电气安全与智能电气研究所
2
一、煤矿越级跳闸问题分析
1、短路越级跳闸
根据系统中性点运行方式，选择具有正确原理的保护 装置。
电气安全与智能电气研究所
13
漏电保护误动或拒动原因1-保护原理
IC1
NO.1
IC1
IC1
IC1
d(1)
.
.
I 1 I c1
以母线流向线路电流方向为正 IC1
电气安全与智能电气研究所
NO.2 NO.3
14
漏电保护误动或拒动原因1-保护原理
IC1
➢ 煤矿80%以上供电事故均为单相接地故障造成 ➢ 中性点不接地系统中单线路单相接地故障判定存在
技术实现难点 ➢ 单相接地故障判定原理较多 ➢ 中性点接地方式较多 ➢ 单相接地故障危害严重
事故扩大为短路，降低供电可靠性 事故引发过电压，导致事故扩大
电气安全与智能电气研究所
12
漏电保护误动或拒动原因1
此时一般按同一灵敏系数法整定，造成线路在最小运行 方式下有保护范围，然而在最大运行方式下可能发生越 级跳闸。
➢ 解决方法
电力自动化系统：随运行方式切换保护定值
改变保护原理：差动保护
电气安全与智能电气研究所
7
短路越级跳闸原因3
➢ 系统的运行方式差异较大
地面 12.08 6.19
下井电缆
井下中央 8.12 5.16 2#
采区 4.27 3.15
I
Id1
Id1'
Imax
Imin
L1min’ L1max
L1max’
L
电气安全与智能电气研究所
8
短路越级跳闸原因4
➢ 短路电流过大
短路电流超出了保护装置短路电流的最大保护范围 （现在井下高压综保一般为10倍），如线路末端母 线的最大三相短路电流为3340A,而线路的CT的变比 为200/5，也就是保护的最大电流只能选取2000A。
➢ 高压漏电保护选择性原理有效性
零序过电流原理：适用于中性点不接地系统，且各出 线电容电流差别不大。
零序无功方向型原理：适用于中性点不接地系统。
零序有功方向型原理：适用于中性点经并或串阻尼的 消弧线圈接地。
五次谐波原理：适用于中性点各种接地形式，但灵敏 度较低，不适合单条线路应用。
➢ 解决方法
3
短路越级跳闸原因1
➢ 整定方法不合理
速断保护按躲过最大负荷电流整定，比按短路电流整定 得到的值要小得多，发生短路后沿线保护均启动，跳闸 取决于开关的机械特性。
➢ 解决方法
正确整定
地面 12.08 6.19 下井电缆
井下中央 8.12 5.16
采区 4.27 3.15
I
Izd1
Id1'
Imax
➢ 解决方法
选择具有失压保护延时可整定或具有延时的保护装 置；
改变保护原理：差动保护
电气安全与智能电气研究所
10
短路越级跳闸原因6
➢ 开关拒动
煤矿井下高爆开关质量参差不齐，开关动作速度差 异较大，开关质量差异较大。
➢ 解决方法
保证开关质量
电气安全与智能电气研究所
11
2、漏电保护无选择性跳闸
此时一般按同一灵敏系数法整定，造成线路在最小运行方 式下有保护范围，然而在最大运行方式下可能发生越级跳 闸。
➢ 解决方法
在短线路增设限流电抗器，注意端电压、井下条件限制。 改变保护原理：差动保护
电气安全与智能电气研究所
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
5
短路越级跳闸原因2
➢ 短线路造成保护定值无法区分
短线路
1#
2#
I
Id1 Id1'
NO.1
IC1
IC2 IC2
IC1
IC1
IC2
IC2
.
.
d(1)
I 1 I c1
.
.
I 2 I c2
以母线流向线路电流方向为正
IC1 IC2
电气安全与智能电气研究所
NO.2 NO.3
15
漏电保护误动或拒动原因1-保护原理
IC1
NO.1
IC1
IC2 IC2
IC1 IC2
.
.
I 1 I c1
.
.
L1
电气安全与智能电气研究所
L
L1min’
4
短路越级跳闸原因2
➢ 短线路造成保护定值无法区分
短线路短路电流的变化平缓，始末端短路电流差值小，按 躲过线路末端最大短路电流整定，一般保护灵敏度<1。
电力系统规程建议在灵敏度小于1的情况下不适宜装设电 流速断保护，但是煤炭规程规定井下必须装设速断保护， 不准甩掉不用。
➢ 解决方法
改变CT变比 加装限流电抗器 改变保护原理：差动保护
电气安全与智能电气研究所
9
短路越级跳闸原因5
➢ 失压保护延时难以整定导致的“越级跳闸”
大多井下保护器的失压保护动作延时不能整定，为 瞬动，另外部分失压脱扣动作值不准确。馈线距离 母线很近的地方发生短路故障时母线电压短时失压 ，该段母线上其他开关的失压保护误动作导致“越 级跳闸” 。
d(1) IC3
.
.
.
.
IL (Ic1 Ic2 Ic3)IL+IR
IC1 IC2
.
.
.
.
.
.
.
I3 (IL IR ) (Ic1 Ic2 ) Ic3 IR
电气安全与智能电气研究所
NO.2 NO.3
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漏电保护误动或拒动原因2
➢ 高压漏电保护整定方法不合理
I 2 I c2
.
.
I 3 ( I c1
IC3
.
Ic2 )
IC1 IC2 IC3
d(1)
IC1 IC2
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NO.2 NO.3
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漏电保护误动或拒动原因1-保护原理
IC1
NO.1
IC1
IC2
IC2
IL+IR
IC1
IC1
IC2
IC2
IL+IR
IC3
.
.
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I3 (Ic1 Ic2 )
Imax Imin
L1min
L1min’L1max
L1max’
电气安全与智能电气研究所
L
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短路越级跳闸原因3
➢ 系统的运行方式差异较大
系统运行方式差异较大，按躲过线路末端最大短路电流 整定，一般保护灵敏度<1。
电力系统规程建议在灵敏度小于1的情况下不适宜装设 电流速断保护，但是煤炭规程规定井下必须装设速断保 护，不准甩掉不用。
短线路较多 有的下井线路仅有100-500米； 采区变到配电点仅有50-500米
下井线路经过的开关级数多 地面-井下中央-采区-配电点
电力系统给定的速断定时限短（1-2秒） 井下高压开关一般均装设速断保护 井下高压开关一般均装设有低电压保护
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供配电安全技术
第七讲:煤矿防越级跳闸系统及数字化变电站
中国矿业大学信息与电气工程学院 电气安全与智能电器研究所 刘建华
1
目录
一、煤矿越级跳闸问题分析 二、常规微机保护构造的防越级跳闸系统 三、数字化变电站 四、数字化变电站构造的防越级跳闸系统
电气安全与智能电气研究所
2
一、煤矿越级跳闸问题分析
1、短路越级跳闸
根据系统中性点运行方式，选择具有正确原理的保护 装置。
电气安全与智能电气研究所
13
漏电保护误动或拒动原因1-保护原理
IC1
NO.1
IC1
IC1
IC1
d(1)
.
.
I 1 I c1
以母线流向线路电流方向为正 IC1
电气安全与智能电气研究所
NO.2 NO.3
14
漏电保护误动或拒动原因1-保护原理
IC1
➢ 煤矿80%以上供电事故均为单相接地故障造成 ➢ 中性点不接地系统中单线路单相接地故障判定存在
技术实现难点 ➢ 单相接地故障判定原理较多 ➢ 中性点接地方式较多 ➢ 单相接地故障危害严重
事故扩大为短路，降低供电可靠性 事故引发过电压，导致事故扩大
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12
漏电保护误动或拒动原因1
此时一般按同一灵敏系数法整定，造成线路在最小运行 方式下有保护范围，然而在最大运行方式下可能发生越 级跳闸。
➢ 解决方法
电力自动化系统：随运行方式切换保护定值
改变保护原理：差动保护
电气安全与智能电气研究所
7
短路越级跳闸原因3
➢ 系统的运行方式差异较大
地面 12.08 6.19
下井电缆
井下中央 8.12 5.16 2#
采区 4.27 3.15
I
Id1
Id1'
Imax
Imin
L1min’ L1max
L1max’
L
电气安全与智能电气研究所
8
短路越级跳闸原因4
➢ 短路电流过大
短路电流超出了保护装置短路电流的最大保护范围 （现在井下高压综保一般为10倍），如线路末端母 线的最大三相短路电流为3340A,而线路的CT的变比 为200/5，也就是保护的最大电流只能选取2000A。
➢ 高压漏电保护选择性原理有效性
零序过电流原理：适用于中性点不接地系统，且各出 线电容电流差别不大。
零序无功方向型原理：适用于中性点不接地系统。
零序有功方向型原理：适用于中性点经并或串阻尼的 消弧线圈接地。
五次谐波原理：适用于中性点各种接地形式，但灵敏 度较低，不适合单条线路应用。
➢ 解决方法
3
短路越级跳闸原因1
➢ 整定方法不合理
速断保护按躲过最大负荷电流整定，比按短路电流整定 得到的值要小得多，发生短路后沿线保护均启动，跳闸 取决于开关的机械特性。
➢ 解决方法
正确整定
地面 12.08 6.19 下井电缆
井下中央 8.12 5.16
采区 4.27 3.15
I
Izd1
Id1'
Imax
➢ 解决方法
选择具有失压保护延时可整定或具有延时的保护装 置；
改变保护原理：差动保护
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10
短路越级跳闸原因6
➢ 开关拒动
煤矿井下高爆开关质量参差不齐，开关动作速度差 异较大，开关质量差异较大。
➢ 解决方法
保证开关质量
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11
2、漏电保护无选择性跳闸
此时一般按同一灵敏系数法整定，造成线路在最小运行方 式下有保护范围，然而在最大运行方式下可能发生越级跳 闸。
➢ 解决方法
在短线路增设限流电抗器，注意端电压、井下条件限制。 改变保护原理：差动保护
电气安全与智能电气研究所
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
5
短路越级跳闸原因2
➢ 短线路造成保护定值无法区分
短线路
1#
2#
I
Id1 Id1'
NO.1
IC1
IC2 IC2
IC1
IC1
IC2
IC2
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d(1)
I 1 I c1
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I 2 I c2
以母线流向线路电流方向为正
IC1 IC2
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NO.2 NO.3
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漏电保护误动或拒动原因1-保护原理
IC1
NO.1
IC1
IC2 IC2
IC1 IC2
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I 1 I c1
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L1
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4
短路越级跳闸原因2
➢ 短线路造成保护定值无法区分
短线路短路电流的变化平缓，始末端短路电流差值小，按 躲过线路末端最大短路电流整定，一般保护灵敏度<1。
电力系统规程建议在灵敏度小于1的情况下不适宜装设电 流速断保护，但是煤炭规程规定井下必须装设速断保护， 不准甩掉不用。
➢ 解决方法
改变CT变比 加装限流电抗器 改变保护原理：差动保护
电气安全与智能电气研究所
9
短路越级跳闸原因5
➢ 失压保护延时难以整定导致的“越级跳闸”
大多井下保护器的失压保护动作延时不能整定，为 瞬动，另外部分失压脱扣动作值不准确。馈线距离 母线很近的地方发生短路故障时母线电压短时失压 ，该段母线上其他开关的失压保护误动作导致“越 级跳闸” 。
d(1) IC3
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IL (Ic1 Ic2 Ic3)IL+IR
IC1 IC2
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I3 (IL IR ) (Ic1 Ic2 ) Ic3 IR
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NO.2 NO.3
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漏电保护误动或拒动原因2
➢ 高压漏电保护整定方法不合理
I 2 I c2
.
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I 3 ( I c1
IC3
.
Ic2 )
IC1 IC2 IC3
d(1)
IC1 IC2
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NO.2 NO.3
16
漏电保护误动或拒动原因1-保护原理
IC1
NO.1
IC1
IC2
IC2
IL+IR
IC1
IC1
IC2
IC2
IL+IR
IC3
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I3 (Ic1 Ic2 )
Imax Imin
L1min
L1min’L1max
L1max’
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短路越级跳闸原因3
➢ 系统的运行方式差异较大
系统运行方式差异较大，按躲过线路末端最大短路电流 整定，一般保护灵敏度<1。
电力系统规程建议在灵敏度小于1的情况下不适宜装设 电流速断保护，但是煤炭规程规定井下必须装设速断保 护，不准甩掉不用。