煤矿供电交流课件

目 录一、煤矿供电常见问题及对策二、智能电网简介三、防越级跳闸系统四、电网安全可靠性研究1中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所目 录一、煤矿供电常见问题及对策1中国矿业大学信电学院电气目 录一、煤矿供电常见问题及对策一、煤矿供电常见问题及对策二、智能电网简介三、防越级跳闸系统四、电网安全可靠性研究2中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所目 录一、煤矿供电常见问题及对策2中国矿业大学信电学院电气一、煤矿供电常见问题及对策1.1.短路越级跳闸短路越级跳闸2.2.漏电保护误动或据动漏电保护误动或据动3.3.保护配置与整定保护配置与整定4.4.电能质量电能质量5.5.电容电流治理电容电流治理6.6.过电压过电压3中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所一、煤矿供电常见问题及对策短路越级跳闸3中国矿业大学信电学院1、短路越级跳闸：原因原因1 1整定方法不合理q速断保护按躲过最大负荷电流整定，比按短路电流整定得到得值要小得多，发生短路后沿线保护均启动，跳闸取决于开关的机械特性。解决方法q正确整定4中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所1、短路越级跳闸：原因1整定方法不合理4中国矿业大学信电学院1、短路越级跳闸：原因原因2 2短线路造成保护定值无法区分q短线路短路电流的变化平缓，始末端短路电流差值小，按躲过线路末端最大短路电流整定，一般保护灵敏度1。q电力系统规程建议在灵敏度小于1的情况下不适宜装设电流速断保护，但是煤炭规程规定井下必须装设速断保护，不准甩掉不用。q此时一般按同一灵敏系数法整定，造成线路在最小运行方式下有保护范围，然而在最大运行方式下可能发生越级跳闸。解决方法：q在短线路增设限流电抗器，注意端电压、井下条件限制。q改变保护原理：差动保护5中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所1、短路越级跳闸：原因2短线路造成保护定值无法区分5中国矿业1、短路越级跳闸：原因原因2 2短线路造成保护定值无法区分6中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所1、短路越级跳闸：原因2短线路造成保护定值无法区分6中国矿业1、短路越级跳闸：原因原因3 3系统的运行方式差异较大q系统运行方式差异较大，按躲过线路末端最大短路电流整定，一般保护灵敏度1。q电力系统规程建议在灵敏度小于1的情况下不适宜装设电流速断保护，但是煤炭规程规定井下必须装设速断保护，不准甩掉不用。q此时一般按同一灵敏系数法整定，造成线路在最小运行方式下有保护范围，然而在最大运行方式下可能发生越级跳闸。解决方法q电力自动化系统：随运行方式切换保护定值q改变保护原理：差动保护7中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所1、短路越级跳闸：原因3系统的运行方式差异较大7中国矿业大学1、短路越级跳闸：原因原因3 3系统的运行方式差异较大8中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所1、短路越级跳闸：原因3系统的运行方式差异较大8中国矿业大学1、短路越级跳闸：原因原因4 4短路电流过大q短路电流超出了保护装置短路电流的最大保护范围（现在井下高压综保一般为10倍），如线路末端母线的最大三相短路电流为3340A,而线路的CT的变比为200/5，也就是保护的最大电流只能选取2000A。解决方法q改变CT变比q加装限流电抗器q改变保护原理：差动保护9中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所1、短路越级跳闸：原因4短路电流过大9中国矿业大学信电学院电1、短路越级跳闸：原因原因5 5失压保护延时难以整定导致的“越级跳闸”q大多井下保护器的失压保护动作延时不能整定，为瞬动，另外部分失压脱扣动作值不准确。馈线距离母线很近的地方发生短路故障时母线电压短时失压，该段母线上其他开关的失压保护误动作导致“越级跳闸”。解决方法q选择具有失压保护延时可整定或具有延时的保护装置；q改变保护原理：差动保护10中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所1、短路越级跳闸：原因5失压保护延时难以整定导致的“越级跳闸1、短路越级跳闸：原因原因6 6开关据动q煤矿井下高爆开关质量参差不齐，开关动作速度差异较大，开关质量差异较大。解决方法q保证开关质量11中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所1、短路越级跳闸：原因6开关据动11中国矿业大学信电学院电气2、漏电保护误动或据动：原因原因1 1高压漏电保护选择性原理有效性q零序过电流原理：适用于中性点不接地系统，且各出线电容电流差别不大。q零序无功方向型原理：适用于中性点不接地系统。q零序有功方向型原理：适用于中性点经并或串阻尼的消弧线圈接地。q五次谐波原理：适用于中性点各种接地形式，但灵敏度较低，不适合单条线路应用。解决方法q根据系统中性点运行方式，选择具有正确原理的保护装置。12中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所2、漏电保护误动或据动：原因1高压漏电保护选择性原理有效性12、漏电保护误动或据动：原因原因1-1-保护原理保护原理13中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所2、漏电保护误动或据动：原因1-保护原理13中国矿业大学信电2、漏电保护误动或据动：原因原因1-1-保护原理保护原理14中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所2、漏电保护误动或据动：原因1-保护原理14中国矿业大学信电2、漏电保护误动或据动：原因原因1-1-保护原理保护原理15中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所2、漏电保护误动或据动：原因1-保护原理15中国矿业大学信电2、漏电保护误动或据动：原因原因1-1-保护原理保护原理16中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所2、漏电保护误动或据动：原因1-保护原理16中国矿业大学2、漏电保护误动或据动：原因原因2 2高压漏电保护整定方法不合理q井下高压漏电保护同一条线路应按时限保证选择性。q零序过电流原理：在中性点不接地系统应按躲过本支路电容电流整定。解决方法q正确整定17中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所2、漏电保护误动或据动：原因2高压漏电保护整定方法不合理172、漏电保护误动或据动：原因原因3 3接线不正确q选择性原理必须依靠电压与电流方向的判别。q电压互感器零序电压加、减极性接法不一。q误以为漏电试验动作即检验了漏电保护可靠。解决方法q做经电阻接地或直接接地试验验证接线正确性。18中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所2、漏电保护误动或据动：原因3接线不正确18中国矿业大学信电3、保护配置与整定保护配置q配置原则不统一。n互感器变比选择混乱。n出线与进线保护的配置。q配置不完善。n如母线保护的配置。保护整定q整定原则不统一。q整定计算错误。解决方法q进行系统分析。19中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所3、保护配置与整定保护配置19中国矿业大学信电学院电气安全与4、电能质量电能质量标准1.1.GB/T GB/T 12325-200312325-2003 电能质量电能质量 供电电压允许偏差供电电压允许偏差2.2.GB 12326-2000 GB 12326-2000 电能质量电能质量 电压波动和闪变电压波动和闪变3.3.GB/T 15543-1995 GB/T 15543-1995 电能质量电能质量 三相电压允许不平衡度三相电压允许不平衡度4.4.GB/T 15945-1995 GB/T 15945-1995 电能质量电能质量 电力系统频率允许偏差电力系统频率允许偏差5.5.GB/T 14549-1993 GB/T 14549-1993 电能质量电能质量 公用电网谐波公用电网谐波目前煤矿主要电能质量问题q谐波q三相电压不平衡q末端电压低20中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所4、电能质量电能质量标准20中国矿业大学信电学院电气安全与智4、电能质量：谐波煤矿谐波源q调速设备：直流调速、变频调速、变频软启动q整流设备：充电器、整流器q节能设备：节能灯、开关电源等谐波种类q特征谐波：有规律的谐波次数 k*p1;k=1,2,3.，p为6,12,24次脉动整流。q非特征谐波：系统不平衡、电力电子设备工作不正常产生，如2,4.等。q零序谐波：系统不平衡 造成，3*(2n+1),n=0,1,2 例如 3,9,15,21.等。21中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所4、电能质量：谐波煤矿谐波源21中国矿业大学信电学院电气安全4、电能质量：谐波危害设备种类谐波影响变压器由于趋肤效应增加铜损；谐波高频增加铁损；降低效率。电动机增加铜损，铁损；脉动转矩。电力电缆增加铜损，导致过热。开关装置，继电保护误动或据动。自动控制装置操作不正常。电力电容器由于串联或并联谐振导致电容器过载。通信设备产生严重干扰。22中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所4、电能质量：谐波危害设备种类谐波影响变压器由于趋肤效应增加4、电能质量：谐波防治谐波的流向q上网、下网防治原则q谁污染谁治理，就地治理q建立设备电能治质量检测准入机制q定期测试谐波治理技术q无源治理技术：无源调谐滤波器（调谐分组投切无功补偿设备、SVC）q有源治理技术：有源滤波器APF、具有谐波治理功能的SVG23中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所4、电能质量：谐波防治谐波的流向23中国矿业大学信电学院电气4、电能质量三相电压不平衡q主要是系统电源质量问题：如进线侧有铁路牵引站q治理设备：TCR-SVC，SVG末端电压低q原因：超供电范围供电，供电能力不足，大设备启动q治理：就地无功补偿 24中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所4、电能质量三相电压不平衡24中国矿业大学信电学院电气安全与5、电容电流治理煤矿电容电流产生原因q电缆长度大q估算：所有使用电缆长度(1.21.5)电容电流大的危害（发生单相接地后）q易造成二次故障：接地发展为短路（放炮）q易产生单相电弧接地过电压：可达2.53倍的相电压峰值q易产生铁磁谐振过电压：PT熔断器熔断或烧毁q干扰通信系统治理措施q分区供电（分列运行、采用隔离变压器）q中性点改造为经消弧线圈接地q采用消弧消谐柜(接地分流)：容易扩大事故，治标不治本25中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所5、电容电流治理煤矿电容电流产生原因25中国矿业大学信电学院5、电容电流治理：消弧线圈原理：相地电感电流抵消相地电容电流调谐方法：预调式：预调式：是指电网无接地故障情况下，消弧线圈预先自动调谐到合理补偿位置。一般需加装阻尼电阻，以保证中性点位移电压不大于额定相电压的15。随调式随调式：是指电网无接地故障情况下，消弧线圈处于欠补偿状态，在电网发生单相接地故障时，消弧线圈自动调谐到合理补偿位置。不需阻尼电阻，但接地瞬间无法达到全补偿。调节方法：有档调节：调节精度低，残流大，如：调匝式、调容式。无级调节：调节精度高，残流小，如：调感式、磁控式。26中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所5、电容电流治理：消弧线圈原理：相地电感电流抵消相地电容电流5、电容电流治理：消弧线圈类型技术优点缺点调匝式调节电感抽头、高压负荷开关调节及可控硅调节容量大、造价低、预补偿有固定补偿量、有档残流大、阻尼易烧毁调容式电感过补偿、二次调电容量抵消过补偿调节范围宽、预补偿有档残流大、电容维护量大调感式二次可控硅调节电感电流无级残流小、预补偿有固定补偿量偏磁式磁控电抗器、直流助磁无级残流小随补偿、维护量大磁阀式磁控电抗器无级残流小随补偿、维护量大27中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所5、电容电流治理：消弧线圈类型技术优点缺点调匝式调节电感抽头6、过电压谐振过电压qPT谐振产生铁磁谐振过电压：加装一次消谐电阻、二次消谐器q消弧线圈谐振与虚幻接地：中性点加装阻尼q谐波谐振：无功补偿设备参数配置电弧接地过电压q间歇性电弧接地故障：加装消弧线圈、提高电缆绝缘关于过电压保护器q建议使用纯氧化锌型q有气隙的易爆炸造成事故扩大28中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所6、过电压谐振过电压28中国矿业大学信电学院电气安全与智能电目 录一、煤矿供电常见问题及对策二、智能电网简介二、智能电网简介三、防越级跳闸系统四、电网安全可靠性研究29中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所目 录一、煤矿供电常见问题及对策29中国矿业大学信电学院电二、智能电网简介：国内外展望刘建华 30中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所二、智能电网简介：国内外展望刘建华 30中国矿业大学信电学二、智能电网简介：智能电网主要特征31中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所二、智能电网简介：智能电网主要特征31中国矿业大学信电学院电p按照考虑N-1情况下特定预想事故的原则，规划建设多馈入直流和交流系统并联的华东区域坚强受端网架p初步建设高级调度中心p开展数字化变电站试点p开展相关技术研发坚强受端大电网p规划建设适应电力市场要求的特高压电网，满足“三华”联网需要p建成高级调度中心p数字化变电站推广p适应电力市场要求的运行技术pFSM的研究与应用数字化电网p规划以自愈为目标的智能电网p实现智能化调度p新型材料和智能设备的全面使用p可再生能源的友好接入p实现与用户的智能互动智能化电网201020202030智能电网全面转型巩固提升引领超越2007华东电网建设智能电网的三阶段目标华东电网建设智能电网的三阶段目标32中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所 按照考虑N-1情况下特坚强受端大电网 规划建设适应电力市场二、智能电网简介：数字化变电站数字化变电站是智能电网建设的核心。数字化变电站（智能变电站）q数字化变电站是由智能化一次设备、网络化二次设备在IEC61850通信协议基础上分三层构建，即站控层、间隔层、过程层，两级网络，能够实现智能设备间信息数字化共享和互操作，可实现网络化二次功能、程序化操作、状态检修、电网故障分析隔离等功能的智能化的变电站。33中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所二、智能电网简介：数字化变电站数字化变电站是智能电网建设的核二、数字化变电站设计模式1仅站控层遵循IEC 61850标准q全国约有400座此类变电站。q通常认为，这种仅站控层遵循IEC 61850标准变电站，在技术上已经相当成熟。在浙江、湖北、广东等地已经作为新建或改造变电站的基本要求（如浙江海宁500kV变电站）。q这种模式变电站仍属于常规性质的变电站设计。34中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所二、数字化变电站设计模式1仅站控层遵循IEC 61850标准二、数字化变电站设计模式2站控层遵循IEC 61850标准、过程层采用GOOSE网络。一次设备采用常规互感器，在技术上规避了电子式互感器不成熟的风险，成本也相对较低。在华东等地区有应用（如浙江兰溪500kV变电站、浙江外陈220kV变电站）。这种变电站属于一种过渡性的变电站设计模式。35中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所二、数字化变电站设计模式2站控层遵循IEC 61850标准、二、数字化变电站设计模式3-全数字化站控层遵循IEC 61850标准、过程层采用GOOSE网络。过程层设备全部为电子式CT/PT及智能开关。对110kV以下电网可 采用电子式互感器。36中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所二、数字化变电站设计模式3-全数字化站控层遵循IEC 618二、数字化变电站与传统自动化变电站比较刘建华 37中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所二、数字化变电站与传统自动化变电站比较刘建华 37中国矿业二、数字化变电站：GOOSE网络什么是什么是GOOSE及特点？及特点？GOOSE：面向对象的变电站通用事件（Generic object oriented substation event）是IEC61850定义用于快速快速和可靠可靠传送变电站自动化系统中实时性要求高的信息事件的通信模型。为什么需要为什么需要GOOSE？在运行中，由于系统发生故障保护会产生：启动、跳闸、重合等动作；运行状态发生变化时出现电网结构、一次设备被控制切换会产生：启动、停止、闭锁、解锁、触发、解除、状态变化等动作及信号。以前这些快速动作命令信号基本上由继电器完成，随着信息化、数字化的技术进步发展，改由通信技术完成。38中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所二、数字化变电站：GOOSE网络什么是GOOSE及特点？38二、数字化变电站：非常规互感器39中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所二、数字化变电站：非常规互感器39中国矿业大学信电学院电气安二、数字化变电站：非常规互感器优点优良的绝缘性能，造价低。不含铁心，消除了磁饱和、铁磁谐振等问题。低压侧无开路高压危险。暂态响应范围大。频率响应范围宽。没有因充油而产生易燃、易爆炸等危险。体积小、重量轻，运输方便。抗电磁干扰能力强。由于信息载体是光，用光纤传输信号，因此具有光学敏感和光纤传输的优点，例如耐腐蚀、耐老化等。适应了电力计量与保护数字化、微机化和自动化发展的潮流。40中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所二、数字化变电站：非常规互感器优点优良的绝缘性能，造价低。4二、数字化变电站：电子式电流互感器ECTkv系列kv系列41中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所二、数字化变电站：电子式电流互感器ECTkv系列k二、数字化变电站：电子式电流互感器开关柜安装的小信号模拟量输出的电子互感器开关柜安装的小信号模拟量输出的电子互感器42中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所二、数字化变电站：电子式电流互感器开关柜安装的小信号模拟量输目 录一、煤矿供电常见问题及对策二、智能电网简介三、防越级跳闸系统三、防越级跳闸系统四、电网安全可靠性研究43中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所目 录一、煤矿供电常见问题及对策43中国矿业大学信电学院电三、防越级跳闸系统：常规模式从地面到井下所有变电所连接线上光纤纵差保护q线路纵差保护作为线路的主保护q过流II段为后备保护q高爆综合保护应改造为具有光纤差动保护的微机保护测控单元q地面到井下所有变电所连接光纤44中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所三、防越级跳闸系统：常规模式从地面到井下所有变电所连接线上光三、防越级跳闸系统：纵差保护原理正常运行和线路外部故障时正常运行和线路外部故障时线路内部故障线路内部故障45中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所三、防越级跳闸系统：纵差保护原理正常运行和线路外部故障时45三、防越级跳闸系统：常规模式优缺点优点q改造简单。缺点q仅能实现短路防越级，无法解决漏电无选择性问题；q无法实现母线短路速断保护，靠后备保护动作，存在一定危险性。46中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所三、防越级跳闸系统：常规模式优缺点优点46中国矿业大学信电学三、防越级跳闸系统：地面数字化变电站模式47中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所三、防越级跳闸系统：地面数字化变电站模式47中国矿业大学信电三、防越级跳闸系统：井下数字化变电站模式48中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所三、防越级跳闸系统：井下数字化变电站模式48中国矿业大学信电三、防越级跳闸系统：数字化变电站模式特点：特点：q基于数字化变电站模式，三层网络结构，两层网络。q具有数字化变电站典型特点，符合发展趋势。q地面井下一体数字化实现方案。过程层设备：过程层设备：综合保护测控合并智能终端q采用传统PT/CT。q高爆开关中安装具有光纤通讯的综合保护测控合并智能终端，通信网络正常时，起数字化变电站合并器作用，当双光纤网络断开时，起微机综合保护作用。q过程层与间隔层之间网络：将IEC61850标准的GOOSE网、采样值网、GPS同步网三网合一，集成在同一对光纤通道（双重化）上实现；以矿用光纤网络接入分站为核心构成（单台可接入最多39台智能终端）。49中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所三、防越级跳闸系统：数字化变电站模式特点：49中国矿业大学信三、防越级跳闸系统：数字化变电站模式间隔层设备：间隔层设备：集成保护装置q基于最新超大规模FPGA和多DSP内核并行处理技术，计算能力相当于100余台微机保护装置的保护主机。q针对煤矿井下线路短，短路电流大的特点，开发了CT饱和识别技术，能避免穿越性故障时由于CT饱和导致的光差误动。q功能软件化：保护功能软件化（可自由配置开关需要的软件功能，如线路纵差、母线纵差等），故障录波软件化（支持高达20次谐波分析，保存多达4096条故障记录，32套全网故障时的波形），接地选线软件化。q线路纵差保护动作速度快，平均动作速度小于25ms。50中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所三、防越级跳闸系统：数字化变电站模式间隔层设备：集成保护装置三、防越级跳闸系统：煤矿数字化变电站模式优点优点q基于智能电网架构，第三代数字化变电站结构；q全矿保护信息共享；q可解决短路防越级、漏电无选择性问题；q功能升级软件化，保护投资；q电磁兼容性强，抗干扰能力强。51中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所三、防越级跳闸系统：煤矿数字化变电站模式优点51中国矿业大学三、防越级跳闸系统：集成保护装置界面52中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所三、防越级跳闸系统：集成保护装置界面52中国矿业大学信电学院三、防越级跳闸系统：集成保护装置界面53中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所三、防越级跳闸系统：集成保护装置界面53中国矿业大学信电学院三、防越级跳闸系统：集成保护装置界面54中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所三、防越级跳闸系统：集成保护装置界面54中国矿业大学信电学院三、防越级跳闸系统：集成保护装置界面55中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所三、防越级跳闸系统：集成保护装置界面55中国矿业大学信电学院目 录一、煤矿供电常见问题及对策二、智能电网简介三、防越级跳闸系统四、电网安全可靠性研究四、电网安全可靠性研究56中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所目 录一、煤矿供电常见问题及对策56中国矿业大学信电学院电四、电网安全可靠性研究：概述目的q完善电网整体规划q供电系统体检，查找薄弱环节分类q矿区电网安全与可靠性q煤矿电网安全与可靠性57中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所四、电网安全可靠性研究：概述目的57中国矿业大学信电学院电气四、电网安全可靠性研究：内容基础数据收集及网络建模q建模、潮流计算、短路计算供电系统安全可靠性研究q供电能力、一级负荷供电可靠性、供电故障影响面、供电经济性、存在问题、紧急预案供电设备安全可靠性研究q设备参数校验继电保护q配置合理性、整定计算、治理方案电能质量及无功补偿q测试、分析、治理方案中性点接地方式q测试、分析、治理方案58中国矿业大学信电学院电气安全与智能电气研究所四、电网安全可靠性研究：内容基础数据收集及网络建模58中国矿