摘要：本文通过分析井下过流、短路保护计算过程，结合新设备、新技术的优点，解决采区低压供电使用中的难题，增加低压供电系统的安全可靠性。
关键词：井下；短路保护；过流保护；整定电流
低压供电系统过流保护的整定工作基本按《煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则》的规定进行计算、校验，并必须确保满足要求。
1 传统的馈电开关整定及校验
1.1 低压馈电开关过流保护装置的电流整定值计算
IZ≥IQe+Kx∑Ie
式中：IZ—过流保护装置的电流整定值；
IQe—容量最大的电动机的额定起动电流；
Kx—需用系数，取0.4~1；
∑Ie—其余电动机的额定电流之和。
对于某些大容量的采掘机械设备，由于位处低压电网末端，最小两相短路电流较小，且功率较大，起动电流较大，因此为躲过系统最大峰值电流，按照传统的整定方式，整定电流较大，往往造成保护不合格。
1.2 选择短路保护装置的整定电流计算：
Id（2）=Ue/{2[（ΣR）2+（ΣX）2] 1/2}
式中：Id（2）—保护装置保护范围最远点的两相短路电流；
Ue—变压器二次侧的额定电压；
ΣR—短路回路内一相电阻值的总和；
ΣX—短路回路内一相电抗值的总和。
也可采用图表法计算，将实际使用电缆的截面长度换算为标准电缆截面为50mm2的电缆长度，从而直接从《煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则》附录四中直接查出两相短路电流。低压不同截面的电缆换算系数如下：
1.3 保护装置动作可靠性的校验：
Id（2）/IZ ≥1.5
式中：Id（2）—保护装置保护范围最远点的两相短路电流；
IZ—过流保护装置的电流整定值；
1.5—保护装置的可靠动作系数。
2 电磁启动器中电子保护器的整定及校验
2.1电磁启动器中电子保护器的过流整定值计算
IZ≤Ie
IZ—电子保护器的过流整定值；
Ie—电动机的额定电流。
当运行中电流超过IZ视为过载，电子保护器延时动作；当运行中电流达到IZ值8倍时（目前新型智能保护器，过载倍数可调，一般为4-10倍），视为短路，电子保护器瞬时动作。
2.2电磁启动器中电子保护器的过流整定值校验
Id（2）/（8IZ）≥1.2
8IZ—电子保护器过流保护动作值；
1.2—保护装置的可靠动作系数。
3 整定计算遇到的问题及解决方法
1.加大干线或支线电缆截面，由于电缆截面增加，线路阻抗将减小，短路电流增大；
2.设法减少电缆长度，线路长度减少，线路阻抗同样随之减小，即短路电流增大；
3.更换大容量变压器，增大短路电流；
4.增设分段保护开关，使保护范围缩短，相应的保护范围内最小短路电流就增大；
5.采用移动变电站供电，主要是减少低压供电电缆的长度，将高压尽可能地伸扩采区，增大保护范围内的最小短路电流。
6.采用升压改造技术，提高设备电压等级。
7.采用绕线式电动机。
8.采用各电机逐台起动。
解决办法的新思路：
随着新技术、新设备的应用，采用新型设备用以减小整定值，从而提高动作系数。
1.采用双速电机。在刮板输送机上采用双速电机，可较大幅度地减小起动电流。双速电机使用低速绕组起动，高速绕组运行，低速绕组额定功率及电流约为高速绕组的0. 5倍，起动电流较小，起动后转入高速绕组，由于工作机械已经起动，转入高速后的起动电流较直接起动电流大为减小。
2.采用各种软起动技术。在带式输送机上采用各种软启动技术。如液力型、液粘性软起动技术，辅助液压马达周转轮系统及电气软起动系统：如变频调速系统、可控硅控制开关磁阻系统等。特别是变频调速系统，在计算机的控制下，软起动时间任意可调，起动电流可降至额定电流的1~2倍，解决大功率设备起动电流过大的问题十分有效。
3.选择新一代电子保护器，选择最合适的整定值IZ。由于老式开关电子保护的短路整定是以开关的额定电流倍数来整定的，相邻两个档位之间间隔很大，往往选取低一档时，不能躲开最大起动电流，而选取高一档时，可靠性动作系数又偏小，只好采取采取增加一路电缆的办法，既不经济，又不便于维护。
4.采用相敏保护技术。敏保护能区分短路电流和电机起动电流。原理是取样方式为电流和功率因素两个信号，即不仅仅依靠电流取信号，还要依靠功率因素，取样信号：
u =Icosφ
式中：u—保护装置的取样信号；
I—电流信号；
cosφ—功率因素。
电机起动时电流虽大，但功率因数小，一般为0.2~0.5，而短路电流的功率因数很大，近似等于1。如浙江新鸿基的馈电开关采用相敏保护后，其保护动作必须同时满足两个条件：一、运行电流超过整定值（可调，一般为额定电流的2-7倍）；二、功率因数超过0.82；从上可以看出，采用相敏保护后，电流整定值可以降低一半以上，由于采用了两个信号，因而不会误动作跳闸。这种保护技术特别适合于长距离的工作面。
4 结 语
通过利用新设备本身具有的一些技术特点，在几乎不增加投入的情况下，能较好地解决采区低压供电使用中的难题，不仅为煤矿节约了成本，而且增加了供电系统的安全可靠性。因此我们要积极推广应用新技术、新设备，合理选择整定值，保证供电安全可靠。
参考文献：
[1]《煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则》、《电工手册》。
作者简介：
王攀（1977-），男，江苏徐州铜山区人，2005年毕业于中国矿业大学计算机应用专业，徐州矿务集团有限公司张集煤矿安全生产部技术员。
论文作者:王攀
论文发表刊物:《基层建设》2018年第11期
论文发表时间:2018/6/6
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