陳浩 李萍

摘 要：保護(hù)裝置在其規(guī)定的范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)應(yīng)可靠動(dòng)作，如果在任何其他該保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作的情況下而該保護(hù)裝置動(dòng)作則稱為誤動(dòng)。

關(guān)鍵詞：保護(hù)；電壓；動(dòng)作；安全

一、事件概述

鋁業(yè)集團(tuán)系統(tǒng)由淅川供電公司110kV江溝變電站丹陽(yáng)線、丹鳳線供電，與2009年4月投運(yùn)，該系統(tǒng)承擔(dān)著鋁業(yè)高低壓電氣供電任務(wù)，共有10kV出線12回，配變總?cè)萘?2MVA，生產(chǎn)能力為70萬(wàn)噸/年。投運(yùn)以來(lái)，該配電系統(tǒng)欠電保護(hù)誤動(dòng)次數(shù)呈逐月上升趨勢(shì)，已嚴(yán)重威脅到煤礦的安全，為此，鋁業(yè)集團(tuán)希望我們伸出援助之手，徹底解決這一難題，保證鋁業(yè)的安全供電。

二、現(xiàn)狀調(diào)查

確定課題以后，針對(duì)鋁業(yè)集團(tuán)高壓防爆開(kāi)關(guān)欠電壓保護(hù)誤動(dòng)次數(shù)逐月增多的情況，我們開(kāi)始了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。

調(diào)查一：我們對(duì)半年來(lái)欠電壓保護(hù)誤動(dòng)情況進(jìn)行了調(diào)查：

1）通過(guò)查看鋁業(yè)集團(tuán)開(kāi)關(guān)站的運(yùn)行日志，我們發(fā)現(xiàn)：鋁業(yè)集團(tuán)10KV線路在半年期間共發(fā)生51次誤動(dòng)，其中有48次動(dòng)作原因不明。

2）鋁業(yè)集團(tuán)10KV出線礦泥線欠電壓保護(hù)除了上述的不明原因造成的4次誤動(dòng)外，還發(fā)生過(guò)1次誤動(dòng)，是由二次回路出現(xiàn)了兩點(diǎn)接地造成的。

3）鋁業(yè)集團(tuán)10KV出線Ⅱ斜井線欠電壓保護(hù)除了不明原因造成誤動(dòng)4次外，還發(fā)生過(guò)2次誤動(dòng)，原因已查明：一次為回路工作時(shí)，工作人員誤碰二次接線引起；一次為寄生回路引起。

調(diào)查二：我們對(duì)鋁業(yè)集團(tuán)的欠電壓保護(hù)裝置試驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行了查看：發(fā)現(xiàn)各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)齊全，符合《欠電壓脫扣保護(hù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》要求。

調(diào)查三：我們查看了鋁業(yè)集團(tuán)的運(yùn)行日志，發(fā)現(xiàn)不明原因造成的48次欠電壓保護(hù)動(dòng)作后，運(yùn)行人員都對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了巡視，發(fā)現(xiàn)一切正常。

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，我們采用”排除法”得出了欠電壓保護(hù)誤動(dòng)的癥結(jié)：

1、欠電壓保護(hù)動(dòng)作時(shí)站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行正常，而且其他保護(hù)并沒(méi)有動(dòng)作，排除了站內(nèi)故障使欠電壓保護(hù)動(dòng)作的因素。

2、欠電壓保護(hù)動(dòng)作時(shí)，也不存在人員誤操作及保護(hù)回路有問(wèn)題的現(xiàn)象，排除了人員的誤操作及保護(hù)回路問(wèn)題。

3、各種試驗(yàn)報(bào)告正確齊全，排除了欠電壓保護(hù)的調(diào)試質(zhì)量問(wèn)題。那么唯一可能的是保護(hù)裝置問(wèn)題。根據(jù)以上分析，小組人員認(rèn)為：鋁業(yè)集團(tuán)高壓防爆開(kāi)關(guān)欠電壓保護(hù)誤動(dòng)的主要癥結(jié)是：欠電壓保護(hù)裝置問(wèn)題造成保護(hù)誤動(dòng)，如果將該裝置進(jìn)行合理的改造將有效的降低欠電壓保護(hù)誤動(dòng)次數(shù)。

三、設(shè)定目標(biāo)

通過(guò)現(xiàn)狀調(diào)查，結(jié)合煤礦要求，小組確定將高壓防爆開(kāi)關(guān)欠電壓保護(hù)進(jìn)行合理改造，并確定本次活動(dòng)目標(biāo)：將鋁業(yè)集團(tuán)高壓防爆開(kāi)關(guān)欠電壓保護(hù)誤動(dòng)次數(shù)降低為3次。

四、原因分析

根據(jù)調(diào)查到的實(shí)際情況，針對(duì)欠電壓保護(hù)裝置造成保護(hù)誤動(dòng)的問(wèn)題的主要原因有：

1）反力彈簧作用力大，我們對(duì)所有線路欠電壓保護(hù)進(jìn)行了試驗(yàn)：在保護(hù)裝置線圈兩端加68%Ue（即大于65%Ue）的電壓，發(fā)現(xiàn)有兩套保護(hù)裝置釋放跳閘，經(jīng)討論認(rèn)為是由于反力彈簧的作用力過(guò)大而克服了螺管磁力使斷路器鎖扣機(jī)構(gòu)解扣斷開(kāi)，為要因。

2）保護(hù)裝置沒(méi)有延時(shí)元件，我們我們查看了凱旋變電站和鋁業(yè)集團(tuán)開(kāi)關(guān)站的運(yùn)行日志，發(fā)現(xiàn)每條線路由于不明原因造成的4次誤動(dòng)，動(dòng)作時(shí)間都是同一時(shí)刻，且都發(fā)生在凱旋變電站10KV線路有故障時(shí)，且故障點(diǎn)都在線路始端。小組人員通過(guò)討論，認(rèn)為由于故障點(diǎn)離變電站比較近，短路電流非常大，造成了凱旋變電站10KV母線電壓大幅下降，同時(shí)引起了由同一系統(tǒng)供電的鋁業(yè)集團(tuán)的母線電壓也大幅下降，達(dá)到欠電壓釋放裝置的動(dòng)作值：35V，而鋁業(yè)集團(tuán)10KV線路欠電壓保護(hù)由于沒(méi)有延時(shí)裝置，不能躲過(guò)系統(tǒng)電壓閃變的時(shí)間（大約0.5-2秒）以及供電線路瞬時(shí)性故障而又重合成功的時(shí)間（1-2.5秒），從而造成了欠電壓保護(hù)誤動(dòng)，為要因。

五、對(duì)策實(shí)施

1.選擇合適型號(hào)的時(shí)間元件：經(jīng)過(guò)查找資料，我們決定采用JT3 -3型（0.8～3S）時(shí)間繼電器作為欠電壓釋放裝置的延時(shí)裝置。

2.根據(jù)小組制定的方案繪出保護(hù)原理圖及二次安裝接線圖：我們根據(jù)我們提出的方案，畫(huà)出了保護(hù)二次原理圖及安裝接線圖。根據(jù)直流電磁式時(shí)間繼電器延時(shí)驅(qū)動(dòng)欠電壓保護(hù)原理圖，用直流電磁式時(shí)間繼電器 JT 代替原高壓防爆開(kāi)關(guān)中的失壓脫扣器，將原交流分勵(lì)脫扣器 TQ 換為直流分勵(lì)脫扣器，并用 JT 延時(shí)閉合的常閉觸點(diǎn)來(lái)控制分勵(lì)脫扣器 TQ 線圈的得電或失電。JT仍由電壓互感器二次側(cè)提供電源，當(dāng)線路電壓正常時(shí)，JT 得電吸合，其常閉觸點(diǎn)JT1 打開(kāi)，分勵(lì)脫扣器線圈 TQ 失電，不影響高壓防爆開(kāi)關(guān)的手動(dòng)合閘。當(dāng)線路電壓低于 35%Ue 且停電時(shí)間超過(guò) 0.8 s 及以上時(shí)，JT 斷電延時(shí)時(shí)間到，其動(dòng)鐵芯銜鐵釋放，延時(shí)閉合的常閉觸點(diǎn)閉合，接通分勵(lì)線圈 TQ 的電源，分勵(lì)線圈得電，分勵(lì)脫扣器動(dòng)作，高壓開(kāi)關(guān)跳閘。

3.選購(gòu)和安裝直流電源。由于原開(kāi)關(guān)的欠電壓釋放保護(hù)裝置均采用交流電源，而現(xiàn)在采用的JT3-3型時(shí)間繼電器需提供直流電源，為此我們需安裝一套直流電源系統(tǒng)（其電壓及容量應(yīng)保證分勵(lì)脫扣器的正常動(dòng)作）。根據(jù)Imax=Ij+Is+If=6+1.5+12=17.5A（Imax直流系統(tǒng)瞬時(shí)最大電流），Ij經(jīng)常負(fù)荷（繼電器常閉節(jié)點(diǎn)、信號(hào)燈等經(jīng)常接入直流系統(tǒng)的用電設(shè)備）， Is事故負(fù)荷（主要為事故照明），If 分勵(lì)電流查蓄電池廠家技術(shù)表中蓄電池最大放電電流（≤5s）確定蓄電池容量約為28 Ah 我們采用了上海開(kāi)林信電源有限公司的壁掛式直流電源系統(tǒng)，并進(jìn)行了安裝調(diào)試。

4.根據(jù)二次接線圖對(duì)欠電壓保護(hù)進(jìn)行改造和安裝：1）我們劉鵬杰、方黎穎根據(jù)JT3-3型時(shí)間繼電器的技術(shù)參數(shù)中的安裝尺寸在開(kāi)關(guān)柜面板上開(kāi)孔緊固。2）由于JT3-3型時(shí)間繼電器的工作電壓為直流電壓，需要對(duì)其提供電源的電壓互感器二次側(cè)輸出的100V交流電壓進(jìn)行整流，由我們劉亞偉選購(gòu)合適型號(hào)的晶體二級(jí)管整流橋。3）將原交流型分勵(lì)脫扣器更換為直流型，4）我們徐中輝、劉亞偉根據(jù)安裝接線圖進(jìn)行安裝接線。

5.對(duì)欠電壓保護(hù)進(jìn)行合理的整定計(jì)算，并下發(fā)保護(hù)定值通知單：凱旋變電站10kV饋出線過(guò)電流保護(hù)整定時(shí)限一般為0～1s，考慮到斷路器固有分閘時(shí)間和滅弧時(shí)間等，欠電壓保護(hù)時(shí)限應(yīng)大于過(guò)電流時(shí)限一個(gè)時(shí)間段，取0.5～1.5s。另外對(duì)于煤礦電源線路的瞬時(shí)性故障，會(huì)造成0.5～1.5s的停電。但由于是瞬時(shí)性故障，重合閘啟動(dòng)，一般在1～2.0s內(nèi)恢復(fù)供電，因而對(duì)華泰煤礦10kV系統(tǒng)的欠電壓釋放裝置時(shí)限整定為：T≥ T1+T2+T3=1S+0.5S+1.5S=3S 其中： T1---凱旋變電站10kV饋出線過(guò)電流保護(hù)整定時(shí)限，這里取1S；T2---斷路器固有分閘時(shí)間和滅弧時(shí)間，這里取0.5S；T3---Ⅰ凱泰線重合閘時(shí)間，這里取1.5S。

6.根據(jù)繼電保護(hù)定值通知單對(duì)JT3-3時(shí)間繼電器進(jìn)行調(diào)試：我們按照我們的方案對(duì)欠電壓保護(hù)進(jìn)行改造和安裝，并根據(jù)欠電壓保護(hù)定值進(jìn)行調(diào)試。

六、效果檢查

通過(guò)此次活動(dòng)，降低了鋁業(yè)集團(tuán)保護(hù)改造增加設(shè)備的費(fèi)用以及停電時(shí)間，無(wú)形中也提高了我局對(duì)鋁業(yè)集團(tuán)的供電量，（礦井井下為爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境，巷道錯(cuò)綜復(fù)雜、立體分布、范圍很廣，全面恢復(fù)供電約需 2～6 h，）鋁業(yè)集團(tuán)負(fù)荷大約1.4萬(wàn)KW，按每次誤動(dòng)恢復(fù)時(shí)間3小時(shí)，大約電量4.2萬(wàn)千瓦時(shí)，如果按每年因誤動(dòng)停電5次計(jì)算的話，將少供21萬(wàn)千瓦時(shí)電量，折合電價(jià)0.565×21=11.8萬(wàn)元，利潤(rùn)為0.77萬(wàn)元，而鋁業(yè)集團(tuán)礦井生產(chǎn)能力為70萬(wàn)噸/年，每小時(shí)產(chǎn)煤約81噸，將少產(chǎn)煤1215噸，如果每噸煤按600元計(jì)算的話，折合煤價(jià)72.9萬(wàn)元；鋁業(yè)集團(tuán)將保護(hù)整體更換需投資6萬(wàn)元左右，按照我們的改造方案僅需0.7+2=2.7萬(wàn)元（12臺(tái)JT3-3型時(shí)間繼電器、晶體管整流橋和一套GZDW型壁掛直流電源。）綜上所述：本次活動(dòng)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益為： 0.77+72.9+6-2.7=76.97萬(wàn)元。

通過(guò)我們小組共同不懈努力，完成了本次活動(dòng)各項(xiàng)工作，解決了原有欠電壓保護(hù)誤動(dòng)問(wèn)題，消除欠電壓保護(hù)安全穩(wěn)定運(yùn)行的隱患，改造半年多來(lái)運(yùn)行良好，證明我們的設(shè)計(jì)方法是有效的，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。同時(shí)，鋁業(yè)集團(tuán)也加大了技術(shù)人員的培訓(xùn)力度，將安全隱患消失在萌芽狀態(tài)，截至目前，未出現(xiàn)過(guò)其他原因造成的保護(hù)誤動(dòng)現(xiàn)象。