摘要：在煤矿的安全生产时，主要是通过供电系统进行动力供应的。想要使煤矿井下供电系统可以平稳地起作用，就务必要对继电保护装置进行合理配置。本文通过深入研究当前大部分煤矿所使用的6 kV/10 kV的供电系统的保护装置，进而分析其存在的问题，并提出一些改进措施并加以实际应用。经改进后的继电保护装置应用到实际矿井之中，效果显著，对于因高压过电流而导致的越级跳闸现象有效解决，大大降低了电力事故的出现频率。
关键词：煤矿；供电系统；继电保护
1 煤矿供电系统现状
6kV/10 kV供电系统在煤矿井下供电系统中，是使用最广泛、最普遍、最常见的一种供电系统，主要分为一次系统和二次系统。一次系统的电路简单直观，方便工人操作；二次系统较一次系统复杂很多，需要在电路中设置用途不尽相同的继电保护装置，外加自动控制装置和二次回路。由于这些装置共同存在，以致电路设置十分复杂，工序繁复，极易发生电路故障。由此可见，若想要使井下控制系统中的继电保护装置和自动控制装置在监控电路的过程中可以拥有精准性和即时性，就需要对这些装置进行合理准确地配置，从而能够让供电系统稳定输出。
1.1煤矿6kV/10 kV供电系统的继电保护装置配置
矿井下的供电系统经常安装电流保护装置，以确保用电设备的安全，电流保护装置根据保护时限和配合的要求，划分为速断、瞬时速断和带时限的速断保护三个等级；配电变压器通过自身容量选择保护装置，不同容量配置不同的继电保护装置。变压器保护装置选择如表一所示。
表1 在不同容量下变压器继电保护装置的选择情况
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1.2 继电保护装置使用中存在的问题
在煤矿井下6 kV/10kV的供电系统中，最初通常用定时限过流或瞬时电流速断装置作为保护装置，而随科技进步，反时限过流装置逐渐流行起来，但是无论早期使用的定时限过流或者瞬时电流速断装置，还是后来发展的反时限过流装置，在实际应用中都有着相同但都没解决的问题，那就是高压母线“分而不联，联而不投”，致使供电系统无法稳定发挥自身效能。煤矿井下供电系统一般使用的是单侧辐射状的网络结构，为了保证供电系统中电流平稳运输，保护装置的动作电流的时间以及电流的变化幅度就要根据级数的增加而增加。因井下供电系统中保护装置的变化导致以下问题频繁出现：在各级电路系统的继电保护装置中，距离短，电流差值低，整定不易，如在5级电路线路保护中，每相邻两级线路都需0.5s的时限，但实际中往往达不到这样的条件，故常常出现跳闸的现象；另一方面，地下采区变电站与电源间相隔很远，想要在这种情况下保证电流平稳输送，就需要利用线路中间的开关中的时限和定值，使二者相互作用、相互调节，但这些条件又与某些规定相悖，故需合理配置；而在整定采区变电时，一般先从最远的负荷开关开始计算，算出其整定值后，再逐渐从远到近，分别计算出其电路过流值、速断保护定值以及其他有关参数，在这些参数中，变化范围最大的是速断整定值，往往还会出现很大的误差，从而影响了继电保护装置的功能和作用，对电路中所发生的问题不能做出准确及时的判断及措施；此外，尽管加强保护的可靠性能够根据各级电路的密切配合，但在实际操作过程中，其并不能自动选择，而反时限过流保护装置的过流值也是由定性来确定的，且其过流值也并非固定值，以致保护电路时的选择减少。
2 对继电保护装置进行改进
2.1 改进措施
根据上述继电保护装置所存在的一系列问题，而提出如下改进措施：
（1）将地面出线开关位置的瞬时速断保护装置更换为三段式保护，通过电路尾端的三相短路电流的最大值来决定保护动作的电流值。而中央和采区变电所的出线开关的瞬时速断保护装置的电流值则随级数升高而增加，将原本下级的整定值替换为线路中三相电流最大值的数额，从而使其增加。而进线开关的保护选择比电流的整定值更为重要，所以要首先考虑。
（2）由于技术方面存在局限性，在井下供电系统中所有的保护装置只能在电路正常时才会自行启动，出现异常情况就会失灵，故无法在所有情况下都能做到自动控制，故在整定时所采用的电流值是定时限过流保护装置中的待保护线路的尖峰电流值，而非电流最大值。
（3）较地面供电系统而言，因煤矿开采所需要的因素以及开采空间狭小等因素，井下供电系统出现电路故障的概率更大，发生最多的就是电路短路，故对井下线路进行保护时务必考虑若井下发生短路的情况而产生严重后果，且需要使地面和井下所有保护装置合理配合，还要考虑到系统整体选择性和电压损失等。故在优化继电保护装置时，Ⅰ段线路的保护动作的电流应该以总体线路的长度为基础，同时应考虑到因电阻值而不可避免产生的电流损失，以保证电流值整定，防止出现定时电流；而Ⅱ段线路的保护动作会出现较原来更慢0.2s的情况，因为Ⅱ段线路中在排除故障和不同级别电路间相互配合均会消耗少量时间才能完成；中央变电所出线开关由于使用三段式保护，想要使其动作准确无误，就要将动作延迟时间设置为0.4 s[1]。
2.2 优化结果
将改进措施运用在实际生产作业中后发现，当井下用电设备的继电保护装置未起作用时，上级电路的电流值相对较高，此时就不会发生越级跳闸的情况，保证了保护装置的可靠，并且增加了保护装置的选择性，增加了保护时间，速断过程中的速动性增加。
3 系统优化方案效果分析
本文从井下供电系统继电保护装置的可靠性、灵敏性、选择性以及速动性等四个方面出发，对继电保护装置做出改进并分析评价。在可靠性中，后备和动作准确是主要对象。在井下供电系统的各条线路中，常用限时速断来充当总体线路的继电保护装置，定时电流作为备用；灵敏性中，经过以上改进，大多继电保护装置能够涵盖总体供电系统，增加保护动作的灵敏度超过1.5，供电系统稳定性大大增加；选择性中，继电保护装置一般有横向和纵向两个选择，横向保护一般用过流保护，纵向保护通常用限时速断，两种装置均采用短阶梯延时的理念，而定时过流利用两级延迟，延迟时间依次为0.9s和0.6s，限时速断利用三级延迟，延迟时间依次为0.6s，0.4s和0.2s；速动性中，若井下供电系统出现两相短路，总体系统的前五分之一的线路能够发生跳闸动作，且其动作无时间约束，系统出现三相短路时，总体线路的五分之四的线路均能通过瞬时速断保护装置决定，其余的五分之一通过限时速断保护装置来进行动作，以便全部涵盖总体的供电系统，实现供电系统的平稳工作[2]。
4 结束语
本文从煤矿井下应用最广泛的6 kV/10kV的供电系统进行展开，针对此系统中存在的关于继电保护装置的问题进行了分析和探讨，并对此提出了一系列的改进措施，对其进行优化改进，以期望解决存在的问题，达到提高继电保护装置的可靠性和安全性效果，还从多个方面对改进后的效果进行了对比分析发现，改进后的供电系统其可靠性和安全性提升效果显著，而且越级跳闸的情况也有所降低，明显降低了系统中出现的低压电流短路和高压过电流的现象的发生概率，保证供电系统平稳工作，为与此相关的一系列问题提供了一些经验。
参考文献：
[1]李海雯.煤矿110kV线路保护及测控系统设计[J].煤矿机电,2012(1):36-39.
[2]苏杨.微机数字式线路保护的设计[J].硅谷,2012(1):23-27.