關于召開 2024 山西省煤炭學會煤礦智能化委員會年會暨千人智庫科創(chuàng)服務站工作會的通知

1、立項背景

云岡礦地面配電盤6kv高壓盤陳舊、老化，繼電保護裝置靈敏度不高，不能對線路起到靈敏保護的作用。斷路器操縱機構(gòu)笨重，手動操縱困難，維護復雜。針對以上問題，我們對廣場和橋東2個配電盤進行了技術(shù)改造。

2、創(chuàng)新內(nèi)容及創(chuàng)新點

地面6kv高壓盤共計改造30面。

2.1繼電裝置改造

繼電裝置由原來的反時限繼電器改為GKP140微機測控保護裝置，改造30臺。

反時限繼電器是指保護裝置的動作時間與短路電流的大小成反比。當流過繼電器的電流越大時，其動作時間就越短；反之，動作時間就越長。這種動作時限方式就稱為反時限，具有這一特性的繼電器稱為反時限過流繼電器。原來的繼電器為感應式GL型繼電器，同一線路不同地點短路時，由于短路電流不同，保護具有不同的動作時限，在線路靠近電源端短路電流較大，動作時間較短。這種保護就叫反時限過流保護。

優(yōu)點：外部接線簡單，繼電器數(shù)量大量減少，只需要一種GL型電流繼電器，而且可使用交流操作電源，可同時實現(xiàn)電流速斷保護；在線路靠近電源處短路時保護動作時限較短。

缺點：時限配合較復雜，雖然每條線路靠近電源端短路時動作時限比末端短路時動作時限短，但調(diào)試比較困難；在靈敏度和動作的準確性、速動性等方面也遠不如GKP140微機測控保護裝置繼電器。

GKP140微機測控保護裝置繼電器是系列數(shù)字多功能繼電器，擁有繼電保護功能，對所有測量進行數(shù)字化的處理和計算。有完善的自檢能力，發(fā)現(xiàn)裝置異常能自動報警，保證了繼電保護的可靠性和安全性，徹底拋棄了舊式繼電保護器體積大、二次接線繁瑣、不易維護的缺點。

微機測控繼電保護裝置具有無方向發(fā)信跳閘可選的定時過電流保護，無方向可整定延時的定時限速斷保護，無方向發(fā)信跳閘可選的定時限過負荷保護，帶前（后）加速斷的不檢無壓的三相一次重合閘，帶滑差閉鎖和低電流閉鎖的低周減載保護，檢無壓無流的備用電源自投功能，兩路作用于發(fā)信的開入保護。

當任一相電流大于定時限過流保護定值時，經(jīng)延時裝置出口可通過過流跳閘壓板投入過流跳閘和過流信號。

2.2斷路器的改造

針對原油斷路器操縱機構(gòu)笨重，手動操縱困難，維護復雜的情況，對山下配電盤和橋東配電盤的斷路器進行了改造，斷路器由原來的油斷路器更換為VD9永磁真空斷路器。

油斷路器是用來切斷和接通電源并在短路時能迅速可靠地切斷電流的一種高壓開關設備，他是以密封的絕緣油作為開斷故障滅弧介質(zhì)的一種開關設備，有多油斷路器和少油斷路器兩種形式。它較早應用于電力系統(tǒng)中，技術(shù)已經(jīng)十分成熟，價格比較便宜，廣泛應用于各個電壓等級的電網(wǎng)中。當油斷路器開斷電路時，只要電路中的電流超過0.1A，電壓超過幾十伏，在斷路器的動觸頭和靜觸頭之間就會出現(xiàn)電弧，而且電流可以通過電弧繼續(xù)流通，只有當觸頭之間分開足夠的距離時，電弧熄滅后電路才斷開。10kv少油斷路器開斷20kA時的電弧功率可達1萬kw以上，斷路器觸頭之間產(chǎn)生的電弧柱溫度可達6000℃—7000℃，甚至超過10000℃。它的危險性不僅是在發(fā)生故障時可能引起爆炸，而且爆炸后由于油斷路器內(nèi)的高溫油發(fā)生噴濺，可形成大面積的燃燒，引起相間短路或?qū)Φ囟搪?，破壞電力系統(tǒng)的正常運行，使事故擴大，甚至造成嚴重的人身傷亡事故。

油斷路器的爆炸燃燒原因有以下幾個方面：第一，油面過低。油斷路器觸點至油面的油層過薄，油受電弧作用而分解為可燃氣體，這部分可燃氣體進入頂蓋下面的空間而與空氣混合，形成爆炸性氣體，在自身的高溫下就有可能爆炸燃燒。第二，油箱內(nèi)的油面過高。析出的氣體在油箱內(nèi)得不到空間緩沖，形成過高的壓力，也可能引起油箱爆炸起火。第三，油的絕緣強度劣化，雜質(zhì)或水分過多，引起油斷路器內(nèi)部閃絡。第四，操作機構(gòu)調(diào)整不當，部件失靈，會使操作時動作緩慢或合閘后接觸不良。當電弧不能及時被切斷和熄滅時，在油箱內(nèi)產(chǎn)生過多的可燃氣體，可能引起爆炸和燃燒。第五，遮斷容量小。油開關的遮斷容量對輸配電系統(tǒng)來說是個很重要的參數(shù)。當遮斷容量小于系統(tǒng)的短路容量時，斷路器無能力切斷系統(tǒng)強大的短路電流，致使斷路器燃燒爆炸，造成輸配電系統(tǒng)的重大事故。第六，其它原因。油斷路器的進、出線都通過絕緣套管，當絕緣套管與油箱蓋、油箱蓋與油箱體密封不嚴時，油箱進水受潮，或油箱不潔，絕緣套管有機械損傷可造成對地短路引起爆炸或火災事故。油斷路器還存在體積大、易漏油、維護工作量大、油質(zhì)易老化等缺點。

VD9永磁真空斷路器采用永磁結(jié)構(gòu)，傳動環(huán)節(jié)少、壽命長、可靠性高、噪音低、無污染、無爆炸危險，適用于頻繁操縱，免維護，操縱方便。與傳統(tǒng)的操動機構(gòu)相比，無須機械脫、鎖扣裝置，零部件數(shù)量大為減少，工作時僅有一個運動部件，故障率極低。徹底解決了舊式油開關維護麻煩、操縱困難的缺點。

3 主要特點

微機測控繼電保護裝置適用于10kv以下電氣設備和線路的主保護和后備保護，以三段式無方向的電流保護為核心，配備電網(wǎng)參數(shù)的監(jiān)視及采集功能，可省掉傳統(tǒng)的電流表、電壓表、功率表、電度表，可根據(jù)通信口將數(shù)據(jù)信息遠傳上位機，方便配網(wǎng)自動化。而且對電流表、電壓表、功率表、電度表進行采集并進行數(shù)字化的處理和計算，適時地顯示在液晶大屏幕上，觀察直觀，直接代替了老式的測量儀表，裝置內(nèi)部集成了斷路器防跳回路、合閘和跳閘保護回路，裝置提供預告信號和事故信號出口，方便與中央信號回路對接。

4推廣應用前景

我們對地面高壓配電盤的改造的成功實施，為全礦今后安全高效生產(chǎn)在供電方面提供了有力保障。地面高壓配電盤的改造為今后類似的改造情況提供了可靠的技術(shù)支撐和借鑒，也將會成為配電系統(tǒng)改造的典范，具有廣泛的推廣應用前景。

5 經(jīng)濟及社會效益

改造后配電盤事故少、操縱輕便，掉閘事故由原來每月至少4-5起降到現(xiàn)在的零。節(jié)約了人力、物力，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，全年節(jié)約維護材料 、配件、人工等180.5萬元。通過對這2個配電盤進行改造，最大限度地減少了停電事故，線路短路和過流造成的事故率為零，保證了全礦地面供電系統(tǒng)的安全、可靠和經(jīng)濟運行。使用GKP140微機測控保護繼電裝置和VD9永磁真空斷路器為今后煤礦供電增加了安全保障。