矿山电网瞬时电流速断保护整定策略

摘要

矿山电网作业环境较差,当井下供电系统发生短路故障时,使用复杂的防越级跳闸保护装置会使整个电网的可靠性降低、成本提高,并且矿山电网需要保证电流速断保护能够瞬时动作以切除短路故障,尤其是线路出口处的短路故障。目前矿山电网防越级跳闸保护方案不能兼顾保护速动性、供电可靠性和设备经济性。针对上述问题,根据矿山电网井下发生短路事故不能越级到井上的最低原则,提出了一种基于整体最优原则的矿山电网瞬时电流速断保护整定策略。分析了矿山电网短路电流与短路点位置的关系及线路首末端短路电流的分布特征,对比研究了传统单一整定方法存在的缺陷。定义了最小−最大系统阻抗比、最大系统阻抗与线路阻抗比、相邻线路阻抗比3个指标,用来表示不同短路电流分布场景的特征关系式和各整定方法满足要求的条件,从而判定不同短路电流分布场景下瞬时电流速断保护所适用的整定方法,并给出相应的最优整定策略流程。以典型矿山供电线路为例,根据所提整定策略对其各级保护开关进行整定计算,结果表明:采用该整定策略对矿山电网模型中5个存在越级跳闸风险的保护开关进行整定,可将其中4个保护开关的保护范围控制在2级线路之内,减少了越多级跳闸事故的次数,降低了矿山电网井下短路故障延伸到井上的概率。