一种煤矿防越级跳闸电流电压与保护装置的制作方法

本发明涉及煤矿6kv～10kv线路保护安全供电应用技术领域，具体为一种煤矿防越级跳闸电流电压与保护装置。

背景技术：

安全供电对煤矿安全生产起着非常重要的作用，当煤矿供电系统发生短路或不正常运行状态时，继电保护装置能自动、迅速且有选择地将故障元件从供电系统中切除；继电保护装置应该满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求；由于煤矿供电系统级数多、供电距离短，加上现有继电保护装置的电流保护局限性，当煤矿供电系统发生故障时，继电保护装置多数情况不能同时满足选择性、速动性的要求，《3～110kv电网继电保护装置运行整定规程》规定当继电保护装置不能同时满足选择性、速动性时，要牺牲选择性，保证速动性。当煤矿井下发生电气故障时，由于保护装置没有了选择性，经常造成越级跳闸，使煤矿停电范围大大增加；大面积的停电除影响煤矿生产外，还会造成井下通风中断及瓦斯积聚，极大地威胁煤矿及工作人员的人身安全；然而，在煤矿开采生产过程中，由于煤矿6～10kv线路供电距离短，供电级数多，现有继电保护装置电流保护的局限性，90％以上的供电线路都存在越级跳闸问题；为弥补现有技术的不足，本发明旨在提供一种煤矿防越级跳闸电流电压与保护装置。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明旨在提供一种煤矿防越级跳闸电流电压与保护装置。

为实现该技术目的，本发明的方案是：一种煤矿防越级跳闸电流电压与保护装置，包括测量元件、逻辑环节和执行输出三部分；所述测量元件与逻辑环节连接；所述逻辑环节与执行输入连接；所述测量元件通过测量得来的值与定值的比较，判断是否发生故障，逻辑环节通过电流保护和电压保护“与”的逻辑关系来判断发生故障时故障元件是否属于本装置保护范围，确定断路器是否应该跳闸，执行输出部分完成跳闸。

进一步，所述煤矿防越级跳闸电流电压与保护装置，其中保护装置的被保护对象为煤矿6kv～10kv供电线路保护。

进一步，所述煤矿防越级跳闸电流电压与保护装置，其中装置所用来保护的线路电缆长度一般为几百米到几千米。

进一步，所述煤矿防越级跳闸电流电压与保护装置，其工作原理为：当本线路末端发生短路故障时，测量元件电流增大，超过电流保护整定值，电流保护动作，同时测量元件电压减小，低于本线路电压保护定值，低电压保护动作，电流电压与保护逻辑输出为1，使保护装置动作跳闸；若相邻线路中发生短路故障时，本线路测量元件电流增大，超过电流保护整定值，电流保护动作，但是电压仍高于本线路电压保护定值，低电压保护不动作，电流电压与保护逻辑输出为0，本线路保护装置不跳闸。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该煤矿防越级跳闸电流电压与保护装置在供电系统发生故障后，线路电流的增大和电压的降低，电流增大，电流保护动作，电压降低到设定值，电压保护也动作，但电压保护能识别保护范围内故障还是保护范围外故障；若是保护范围内故障，电流保护和电压保护同时动作，电流电压与保护装置输出为1，该装置执行输出部分动作跳闸；与简单电流保护相比，受运行方式变化的影响较小，能够比较准确地识别保护范围内及保护范围外的故障，有效地解决了煤矿供电系统故障时越级跳闸的问题，确保了煤矿安全供电。

附图说明

图1为本发明的连接关系结构示意图。

图2为本发明装置应用到某一矿用工作面的实施案例结构示意图，其中dl1为保护装置。

具体实施方式

附图2为本发明实施案例，对本发明实施案例的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施案例仅仅是本发明一部分实施案例。基于本发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施案例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1,本发明实施例中，一种煤矿防越级跳闸电流电压与保护装置，包括测量元件1、逻辑环节2、执行输出3三部分；所述测量元件1与逻辑环节2连接；所述逻辑环节2与执行输入3连接；所述测量元件通过测量得来的值与定值的比较，判断是否发生故障，逻辑环节通过电流保护和电压保护与的逻辑关系来判断发生故障时故障元件是否属于本装置保护范围，确定断路器是否应该跳闸，执行输出部分完成跳闸，实现避免越级跳闸。

进一步，所述煤矿防越级跳闸电流电压与保护装置，其中保护装置的被保护对象为煤矿6kv～10kv供电线路保护。

进一步，所述煤矿防越级跳闸电流电压与保护装置，其中装置所用来保护的线路电缆长度一般为几百米到几千米。

进一步，所述煤矿防越级跳闸电流电压与保护装置，其中电流元件保证末端故障时为保证灵敏性的灵敏系数ksen，i＝1.5，可靠系数电流电压与保护的电压元件按躲过线路末端短路故障的可靠系数krel.u＝1.3。

进一步，所述煤矿防越级跳闸电流电压与保护装置，其中系统最小运行方式下，保护背后电源至保护安装处母线短路阻抗xs.min＝0.5413ω、被保护线路末端压风机房处，发生金属性两相短路时，流过保护装置的短路电流系统最大运行方式下，保护背后电源至保护安装处母线短路阻抗xs.max＝0.4154ω；被保护线路末端压风机房发生金属性三相短路时，流过保护装置的短路电流

进一步，所述煤矿防越级跳闸电流电压与保护装置，其计算校验公式及结论为：

一、计算继电保护装置的动作电流，动作电流的计算公式为：

—瞬时电流电压与保护速断保护动作电流(ta一次值)，单位a；—系统最小运行方式下，被保护线路末端发生金属性两相短路时流过保护装置的最小短路电流，单位a；ksen.i—系统最小运行方式下，被保护线路末端b发生金属性两相短路时电流元件保证末端故障灵敏度的灵敏系数，一般取1.5；z—被保护线路全长的总阻抗，单位ω；xs.min—系统最小运行方式下，保护背后电源至保护安装处母线短路阻抗，ω；—系统等效电源的相电压，单位kv。二、计算继电保护装置的动作电压，动作电压的计算公式为：

—瞬时电流电压与保护的动作电压(tv一次值)，单位v；uk.min—系统最小运行方式下，被保护线路末端发生金属性短路故障时的残压，单位v；krel.u—瞬时电流电压与保护的电压元件按躲过线路末端短路故障而引入的可靠系数，一般取1.3；ul—系统等效电源的线电压，单位v；xs.max—系统最大运行方式下，保护背后电源至保护安装处母线短路阻抗，单位ω。

三、校验电流电压与保护的最大保护范围，校验公式为：

四、校验电流电压与保护的最小保护范围，校验公式为：

通过以上公式计算出动作电流值及动作电压值，再跟电流电压与保护最大及最小保护范围比较，如果满足线路最大保护范围≤80％，线路最小保护范围≥20％；则满足《3～110kv电网继电保护装置运行整定规程》的要求，有效防止越级跳闸事故的发生。

结合实施案例进行以下详细说明，按《3～110kv电网继电保护装置运行整定规程》电流保护计算

一、按躲过线路末端故障整定

①保护装置的动作电流

取259a

取15540a

②最小运行方式下两相短路时最小保护范围校验

由此，采用瞬时电流速断保护时，线路保护范围为负，即没有灵敏性及可靠性。

二、按最小保护范围不小于线路全长的15％整定

①保护装置的动作电流

取157.7a

取9460a

②最大运行方式下三相短路时最大保护范围校验

线路最大保护范围(251％＞100％)，存在越级跳闸问题，即没有选择性。

在瞬时电流速断保护不能满足《3～110kv电网继电保护装置运行整定规程》时，采用瞬时电流电压与保护整定。

①保护装置的动作电流(按保证线路末端故障时有不小于1.5的灵敏系数整定)

取97.5a

取5850a

②保护装置的动作电压(按躲过线路末端短路故障时有不小于1.3可靠系数整定)

取11.5v

取1150v

③按最大保护范围校验

最大保护范围(73％≤80％)，满足要求。

最小保护范围(57％≥20％)，满足要求。

最后，根据以上三种整定计算方法比较及性能分析

1.按躲过线路末端最大三相短路电流整定，瞬时电流速断(ⅰ段)最小保护范围(-227％≤0)

结论：没有保护范围，无法满足灵敏性要求。

2.按最小保护范围不小于线路全长15％进行逆向整定，最大保护范围为(251％>100％)

结论：存在越级跳闸问题，无法满足选择性要求。

3.瞬时电流电压与保护(按躲过末端故障整定)，最小和最大保护范围分别为(lmin％＝57％>20％；lmax％＝73％<80％)

结论：既满足灵敏性要求，又满足选择性要求。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施案例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施案例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述，仅为本发明的较佳实施案例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施案例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。