煤矿井下6～10kV电网选择性速断过流保护系统设计

? ???? 1 前言

???? 我国煤矿井下高压供电网，因受经济、技术等因素的限制，在多数采用多段短电缆（ 100 ～ 1000m/ 段）组成逐级控制干线式纵向网络。过电流是煤矿井下电网常见的故障之一，并直接影响着煤矿井下供电的安全性、可靠性。

???? 传统的过流保护方法，不能构成有效的纵向选择性过流保护系统，短路故障时常导致越级跳闸是不可避免的，有的矿井甚至越过多级引起地面 6 ～ 10kV 下井电缆开关跳闸，造成井下大面积停电，严重威胁矿井安全。

???? 单片机和串行通信技术的飞速发展，为新型过流保护系统的设计提供了新思路，本文由此设计出煤矿井下电网选择性速断过流保护系统的硬件电路和软件框图。

????2 典型煤矿井下 6 ～ 10kV 供电系统分析

???? 典型的井下高压供电系统是一个单侧电源三级线路供电系统，如图 1 所示。

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???? 图 1 井下高压供电系统简化图

???? 各处开关分类及作用

???? （ 1 ）分段开关，如 QF₁₅ 、 QF₂₅ 、 QF₃₅ 等，将单母线分为两段，不设保护。

???? （ 2 ）进线开关，如 QF₁ 、 QF₂ 、 QF₃ 等，作为该段母线的电源开关，不设保护。

???? （ 3 ）线路开关，又称出线开关，如 QF₁₁ ～ QF₁₄ 、 QF₂₁ 、 QF₂₃ 、 QF₃₁ 、 QF₃₃ 等，用来保护一条线路，或线路变压器组，应设保护。

???? （ 4 ）直配负荷开关，如 QF₂₂ 、 QF₂₄ 、 QF₃₂ 、 QF₃₄ 等，只经过很短的电缆（约几十米）就接到高压端负荷 —— 固定式变压器或高压电动机，此类开关也应设置保护。