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郑州煤炭工业（集团）有限责任公司(函)欧阳光明（2021.03.07）郑煤机电便字【2016】14号关于下发井下供电系统继电保护整定方案(试行)的通知集团公司各直管矿井及区域公司：为加强井下供电系统安全的管理，提高矿井供电的可靠性，必须认真做好供电系统继电保护整定工作。
结合郑煤集团公司所属矿井的实际情况，按照电力行业的有关标准和要求，特制定《井下供电系统继电保护整定方案》（试行），请各单位根据井下供电系统继电保护整定方案，结合本单位的实际情况，认真进行供电系统继电保护整定计算，并按照计算结果整定。
在实际执行中不断完善，有意见和建议的，及时与集团公司机电运输部联系。
机电运输部二〇一六年二月二十九日井下供电系统继电保护整定方案（试行）郑煤集团公司前言为提高煤矿井下供电继电保护运行水平，确保井下供电可靠性,指导供电管理人员对高低压保护整定工作，集团公司组织编写了《井下供电系统继电保护整定方案》（试行）。
《井下供电系统继电保护整定方案》共分为六章，第一章高低压短路电流计算，第二章井下高压开关具有的保护种类，第三章矿井高压开关短路、过载保护整定原则及方法，第四章井下供电高压电网漏电保护整定计算，第五章低压供电系统继电保护整定方案，第六章127伏供电系统整定计算方案。
由于煤矿继电保护技术水平不断提高，技术装备不断涌现，加之编写人员水平有限，编写内容难免有不当之处，敬请各单位在今后的实际工作中要针对新情况新问题不断总结和完善，对继电保护的整定计算方案提出改进意见和建议。
二〇一六年二月二十九日目录第一章高低压短路电流计算2第一节整定计算的准备工作3第二节短路计算假设与步骤4第三节各元件电抗计算5第四节短路电流的计算9第五节高压电气设备选择10第六节短路电流计算实例25第二章高压配电装置所具有的保护种类41第一节过流保护装置41第二节单相接地保护43第三节其它保护种类45第三章高压开关短路、过载保护整定原则及方法48第一节矿井供用电设备继电保护整定原则48第二节继电保护配置的基本原则50第三节继电保护整定计算方法50第四节高压开关整定计算实例63第四章高压漏电保护整定方案67第一节高压漏电保护整定原则67第二节漏电保护整定方案68第五章井下低压开关保护整定计算79第六章 127伏供电系统的整定计算82第一节照明信号综保装置的整定值固定的情况82第二节智能型照明信号综合保护装置83第一章高低压短路电流计算在电力系统的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会遭到破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。
井下低压供电系统常见故障分析及其保护原理摘要：本文对煤矿井下低压电网中常见的的短路、漏电、过载、过电压、欠电压、断相等故障进行了深入的分析，讨论了相应的故障处理原理，针对各种保护确定一套可行的方案。
关键词：故障短路漏电保护一、井下低压供电系统特点我国矿井通常采用变电站加放射式供电的形式，以动力变压器为中心，引出主电缆，各个用电设备分别挂接在母线上，各个供电回路彼此独立，互不干扰。
供电系统结构主要分为五个部分：高压配电装置、降压变压器、总馈电开关、分支馈电开关和磁力启动器。
磁力启动器的末端接负载。
如图1所示。
图1 井下低压供电系统结构井下低压供电系统的特点：（1）我国矿井低压电网采用的电压等级目前，我国矿井供电结构主要采用6kV或10kV，通过双回路下井，在井下变电站通过井下降压变压器，将高压降为3.3kV、1140V、660V和380V等不同电压等级，目前我国井下普遍采用的是660V和1140V的低压电网，再通过不同型号的矿用电缆送到移动变电站、负荷控制中心，馈电开关或者磁力启动器等电气设备，形成了煤矿井下的配电网络，向采煤机、皮带运输机、破碎机、井下通风机等电器设备供电。
（2）井下电网的中性点接地方式井下低压电网的中性点接地方式可以分为大电流接地系统和小电流接地系统（NUGS）。
大电流接地系统包括中性点直接接地系统和中性点经低阻接地系统。
小电流接地系统包括中性点不接地系统（NUS）、中性点经消弧线圈接地系统（NES）和中性点经高阻接地系统（NRS）。
各种中性点接地方式的特点如下表2-1所示。
由于受历史条件和环境的影响，目前不同的国家采用的中性点处理方式也不同，像英国、加拿大国家大都采用的是中性点经小电阻接地和直接接地方式，日本、俄罗斯、德国等国家大多采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式。
在我国井下电网中，普遍采用中性点不接地的方式，当井下电网发生单相接地故障时，由于大地与中性点之间绝缘，故障时的接地电流比较小，而三相电网线电压之间保持平衡，从而使生产设备在短时间内可以继续工作。
1.煤矿对供电的要求：可靠，安全，质量，经济2.电力负荷分类：（1）一类（两个独立的电源）（2）二类（两个独立的电源或专用线路）（3）三类（单回路供电）3.电力系统中性点运行方式：（1）中性点不接地（单相接地时，线电压仍对称，提高可靠性，且接地电流小，但非接地相对地电压升高√3，造成接地短路。
适用于煤矿井下，63kv及以下高压电网）。
（2）中性点直接接地（单相接地时，对地电压不会升高，提高可靠性，但构成短路，电流大。
使用于10kv 及以上电网，地面380或220v三相四线系统）4.电力系统：由各种电压的电力线路将一些发电厂，变电所和电力用户联系起来的一个输电，变电，配电和用电的整体。
5.电力网：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所（任务：输电配电）6.电力网接线方式：（1）放射式（线路独立，可靠性高，不经济，分为单双回路）（2）干线式(投资小，可靠性低，保护整定困难，分为单双回路）（3）.环式（投资少，可靠性高，保护整定复杂，分为开闭环）7.变电所担负着电力系统接受电能，变换电压和分配电能的任务，是供电枢纽。
8.供电系统：(1)深井供电系统（设中央变电所，用于煤层深，用电，3.6kv送入井下）(2)浅井供电系统（不设中央变电所，用于深100—150m,负荷小，380-660v送入井下）9.井下中央变电所是井下供电枢纽，担负向井下供电重要任务10.采区变电所任务：接受中央变电所高压电能，变换电压，配出高低压电能11.用电设备工作制：(1)长时连续工作制（在恒定负荷下运行）(2)短时（在恒定负荷下运行时间短，停歇时间长）(3)断续周期（周期工作，停歇）12.需用系数法：额定电容及需要系数计算实际负荷13.功率因数：在交流电路中，电压与电流相位差的余弦cos@=p/s14.z自然功率因数：一个供电系统或设备本身固有功率因数15.提高功率因数意义：提高电力系统供电能力，减少供电网络电压损失，降低功率损耗及企业产品成本16.电容器补偿方式（主要是人工补偿）：（1）单独就地，（2）分散，（3）集中。
第七章矿井电网保护题库一、单选题1.()应用耐腐蚀的钢板制成,其面积不得小于0.75m2、厚度不得小于5mm。
A、辅助接地极 B.局部接地极 C.主接地极2,设置在水沟中的()接地极应用面积不小于0.6m2、厚度不小于3mm的钢板制成。
A.辅助B.主C.局部3.设置在其她就近潮湿处的局部接地极可用长度不小于()、直径不小于35mm的钢管制成。
A.1.0m B,1,5m C、2.O m4.连接主接地极的接地母线,应采用截面不小于50mm2的()连接。
A.铁线B.铝线C.铜线5.每()必须对漏电继电器进行1次详细的检查与修理。
A、月B,日C.周6.每()必须对漏电继电器进行1次跳闸实验。
A,天B、周C.月7.漏电继电器应每()上井进行检修。
A、周B、月C.年8.煤矿井下要求()以上的电气设备必须设有良好的保护接地。
A.24.VB.36VC.50V9.接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得超过()Ω。
A、1B,2C.310.每一移动式与手持式电气设备至局部,接地极之间保护接地用的电缆芯线与接地连接导线的电阻值,不得超过()n。
A,1.5B.1,0C.2.011.井下电网有故障的线路()强行送电。
A.不准B、检查后可以C.联系后可以12.过电流就是指流过电气设备与电缆的电流()额定值。
A、小于B.等于C,超过13.矿井高压电网,必须采取措施限制单相接地电容电流不超过()。
A.10AB.20AC.30A14.低压配电点或装有()以上电气设备的地点,应装设局部接地极。
A.2台8.3台C.4台15.某矿采区供电系统发生()故障,因其母线使用多台连接器连接,故检查故障时一般先从中间拆开1台连接器,使用2500V兆欧表分段检查故障的发生范围。
A、过流B、接地C.漏电16.井下配电网路均应装设()。
A、过流、短路保护装置B、短路、过负荷、漏电保护装置C.短路、过负荷、接地与欠压释放保护17,井下配电网路校验开关设备的分断能力采用()。
煤矿井下高压电网电容电流危害及限制方法探析【摘要】煤矿井下高压电网容易出现单相绝缘损坏接地的情况，进而将会导致很多危险事故的发生，针对井下高压电网电流电容的危害，提出几点防控措施，以供参考。
【关键词】井下；供电电网；电容电流；中性点绝缘系统随着计算机技术以及高新技术的高速发展，煤矿企业已经摆脱了传统的生产模式，形成了高度机械化的生产模式。
在煤炭生产的各个环节都普遍应用了大型的机械设备。
因此供电网络在煤炭企业中也不断的扩大，煤炭企业对供电网络的供电可靠性和安全性也有了更高的要求，供电网络的安全性直接关乎到煤炭生产的安全性，尤其是井下供电网络的安全性更为重要。
当供电网络出现故障时，就可能会引起供电电流和电容过大，对井下生产作业造成严重的安全隐患。
根据国家的相关规定，在井矿中使用的高压电网，其单相接地电流电容必须在20安以下。
这关乎到作业人员的生命安全，也关乎着煤炭企业的经济效益。
因此企业必须严格控制井下高压电网的电流电容，使其严格按照国家煤炭生产安全的规定进行运作。
1 井下高压电网电流电容的危害1.1 供电中性点绝缘系统按照相关安全规定，井下供电变压器严禁中性点接地。
在正常供电过程中，供电系统有着良好的绝缘性时，供电系统三相导线和对地电容是相等的，即负载对称。
大地的电位和中性点的相等，各相对地电容电流相等，矢量和是零。
当任何一相绝缘损坏接地时，就会导致其它两相电压发生很大的变化，产生危害。
1.2 煤矿井下高压电网容易产生的危害（1）产生人身触电。
在矿井下，接地电网的电阻通常是2欧姆，按照相关规定，其单相接触电容电流不能够超过20安，这样才可以保证地网电压值在40伏以下，不会引起人身触电现象的产生，但是如果不严格进行控制或者控制不合理等，就会造成电流强度大于20安，这样电网电压就高于40伏，对人身安全造成很大的威胁，会引发人身触电伤亡的事故，因此要严格进行电容电流的控制。
（2）接地电压升高。
在电网供电过程中，会出现电力系统中某相绝缘发生损坏接地的现象，由于单相接地，这时该相中对地电压就变为零，另外没有出现故障的相就会分担故障相的电压，导致这两相的电压高于正常工作状态时的电压。
煤矿智能供电系统单相接地网络保护
作者：张振华
来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第07期
【摘要】提出了基于以太网的IEC 61850标准的单相接地网络保护方案，首先设计了智能变电站结构，重点分析和研究了过程层同步采样技术以及GOOSE通信网络的延时特性。
之后设计了智能变电站单相接地网络保护动作逻辑以及算法流程，通过信息共享，可以智能化地判断故障位置和类型，有选择地发出保护动作。
【关键词】煤矿；单相接地；同步采样；供电系统
引言
目前，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，基于以太网的IEC61850标准的通信网络和自动化的运行管理系统，是煤矿供电系统智能变电站最主要的技术特征。
单相接地故障是电力系统一直未能很好解决的问题，各种单相接地保护原理层出不穷，但是每种方法都有各自的缺陷。
而智能变电站技术的发展为单相接地故障在保护方面的研究提供了新思路。
智能变电站是变电站自动化系统的发展方向，智能变电站最大的特点是实现了全站信息的共享，为新的单相接地保护原理提供了数据支撑。
为此基于智能变电站底层数据共享的特点，构筑了煤矿智能供电供电系统的架构，研究了基于IEC61850的煤矿智能供电系统单相接地网络保护方案。
1煤矿智能变电站结构设计
煤矿智能供电系统由地面和井下智能变电站以及区域集中控制中心组成。
根据国家电网公司的相关规定，煤矿智能供电系统由过程层、间隔层以及站控层构成，其中间隔层和站控层形成环网，间隔层与过程层形成星型结构网络，组成了智能供电系统的二级网络。
在区域集控式煤矿智能供电系统中，智能变电站能够在脱离区域集控中心的情况下独立完成数据的采集与分析，从而完成控制与保护动作，并且在该系统中，智能变电站只有过程层和间隔层两层架构。
其中井下智能变电站为了完成数据测量、电能质量监测以及控制、保护等功能，在间隔层集成了测控保护装置，能够在分析状态信息后作出决策，并将控制命令通过通信系统发送至终端设备。
2煤矿智能供电系统单相接地保护关键技术
2.1过程层同步采样技术
电力系统是一个实时平衡的动态系统，无时无刻负荷量不在发生着变化。
传统的变电站自动化系统对同步对时的精度要求比较低，而在基于智能变电站IEC61850通信标准的网络保护采用“网采网跳”的方式，这就对同步对时提出了更高的要求。
智能变电站过程层合并单元采样
如图1。
依据IEC61850国际标准工程化实施技术规范中规定：用于事件时标的时钟其同步精确度左右不能大于1ms。
因此，要实现变电站系统的智能化，首先必须保证全站各智能设备处于同一时钟下，即时钟同步。
为此将以太网作为基础，把基于全站唯一总线网络的IEEE1588同步系统技术应用于煤矿智能变电站的建设中，以完成网络时间同步协议的实现方案，并进行冗余配置，目前，IEEE1588是智能变电站时钟同步系统的第一选择，其精度达到了100μs。
2.2GOOSE通信网络延时分析
GOOSE通信技术是IEC 61850协议中的一种快速报文传输机制，用于变电站内部设备之间的信号传输，能够高效、快速地传输开关量信号以及控制信息，GOOSE技术利用通信网络信号取代了传统变电站设备之间的硬接线，各设备支架通过以太网进行连接，从而大幅简化了设备之间的电缆连接。
通过GOOSE通信技术，各智能设备既可作为发布者在网上发布数据，也可作为订阅者接收来自网上的信息，从而实现了各设备之间的信息共享，可以说GOOSE通信技术是变电站智能化的关键技术。
GOOSE报文传输具有实时性好的特点，其延时T主要由发送端延时Ts、传输过程延时Tc以及接收端延时Tr组成，其关系为：
T=Ts+Tc+Tr.（1）
发送端延时Ts主要包括报文打包的时间、发送端将报文发送至发送端缓冲区的时间和报文在发送端缓冲区等待发送时的派对时间。
发送端延时主要取决于发送端的硬件性能以及软件优化方式，一般情况下发送端延时应限制在10μs以内。
传输过程延时Tc主要包括交换机转发延时、在通信通道中的传输延时以及排队延时，其计算公式为：
（2）
其中：N为以太网通信过程中参与信息转发的交换机的个数；Tz为交换机转发过程中的延时，一般在5μs以内；Tp为报文在两个交换机之间的通信通道传输过程中的排队时间；Td 为在报文通信通道中的传输延时。
由此可以看出传输过程延时主要取决于参与数据转发的交换机数量以及工作方式。
其中Tp和Td的计算公式为：
其中：b为常数，一般取b=20Byte；D为以太网的带宽；Ld为实时报文长度，其取值范围在64Byte到1 528Byte之间；Lp为网络流量报文长度。
在煤矿智能供电系统中，假定以太网带宽是100Mb/s，以太网交换机为2台，则传输过程延时应为381.49μs。
接收端延时Tr主要包括接收端缓冲器排队等待延时以及报文解析所用时间，其延时主要取决于接收端硬件性能以及软件优化方式，与发送端延时类似，其延时一般在10μs以内。
经过上述计算，可以看出报文发送总延时最大为401.49μs，即网络的最大延时也不到IEC 61850规定的1ms延时的一半。
所以智能化供电系统的网络延时完全满足要求，如果采用性能更强的交换机、提高以太网带宽以及软件优化，网络延时会更低。
3单相接地网络保护逻辑
单相接地网络保护动作逻辑如图2。
考虑到煤矿井下安全供电，并且井下多是采用小电流接地系统，当煤矿线路发生单相接地故障，一般可以允许系统故障状态下运行1-2h，虽然对系统不会有太大影响，但是长时间的故障状态运行仍然会给线路和设备造成不可修復的损坏，尤其在环境恶劣的煤矿井下，对设备和人身安全造成更大的威胁，因此，可靠的、有选择性的、具有良好速动性的进行单相接地故障的识别与处理仍然十分必要。
单相接地网络保护算法流程如图3。
通过网络保护技术，可以在同一个智能隔爆开关中实现基于多信息融合的单相接地网络保护。
单相接地保护由同一母线段上的所有馈线智能隔爆开关和进线智能隔爆开关协同完成。
当煤矿井下发生单相接地故障后，各智能隔爆开关通过过程层网络共享所有支路的模拟量和开关量故障信息，每个智能高爆开关中有独立的单相接地保护算法，可以独立完成判断本支路是否发生故障，并决定是否需要动作于跳闸，保护具有良好的选择性、可靠性。
当系统出现接地故障时，全系统会出现零序电压，因此，单相接地网络保护以零序电压作为启动判据，同时，还要甄别出由于电压互感器断线故障、铁磁谐振等导致的“虚幻接地”现象。
结语
在煤矿供电系统中，单相接地故障是一种常见的故障，但一直未能得到妥善解决，随着以太网技术在供电系统中的应用以及智能变电站的发展，通过过程层共享数据实现信息融合，为单相接地故障的解决提供了新的思路。
本文提出了煤矿智能化供电系统的结构，并对过程层同步采样技术以及GOOSE通信技术延时特点进行了研究与分析，在此基础上设计了单相接地网络保护方案，该方案具有较好的可靠性和实时性，同时对不同故障类型进行了区分，具备智能化特点。
参考文献：
[1]刘建华，李建冬，黄国清，等.基于三层两网的煤矿智能供电系统接地保护方案研究[J].煤炭技术，2015（1）：309-311.
[2]王松，裘愉涛，侯伟宏，等.智能变电站继电保护GOOSE网络跳闸探讨[J].电力系统自动化，2015（18）：140.
（作者单位：冀中能源股份公司葛泉矿）。
