煤礦井下電網越級跳閘改進措施的探討

吳彥鋒

（山西潞安集團司馬煤業有限公司山西長治046000）

0 引言

隨著煤礦供電管理部門在應用最新電氣產品的同時，不斷強化供電管理人員的素質，使煤礦供電可靠性有了很大的提高。但是由于煤礦井下環境比較惡劣，電纜在工作中來回拖拽，很容易老化，也很容易受到損害造成電纜絕緣擊穿故障。考慮到煤礦井下供電電纜較短，短的只有幾百米，長的也就幾千米，當電纜發生短路故障時，由于短路阻抗較小，相應的短路電流就較大，就容易造成越級跳閘事故，不但影響供電可靠性，同時也嚴重威脅煤礦安全生產及礦工人身安全。為了保證煤礦安全生產和人身安全，就必須采取措施，確保煤礦井下電網不發生或少發生越級跳閘事故。

1 井下電網越級跳閘造成的危害

煤礦井下環境惡劣，空氣濕度較大，空氣中浮游著大量煤塵和瓦斯氣體，屬易燃易爆高危場所。如果煤礦井下電纜發生短路故障時越級跳閘，將使煤礦井下大面積停電，使主要通風機和局部通風機停止運轉，引起瓦斯大量集聚，在特定的條件下容易造成瓦斯和煤塵爆炸；而且突然中斷供電會使排水設備停止運轉，造成井下排水滯緩，容易造成淹井事故，對煤礦安全生產和工作人員構成嚴重安全威脅。

2 井下電網越級跳閘產生的原因

2.1 井下供電電纜較短

在長距離供電線路中，由于線路首端短路電流和末端短路電流差值較大，電流保護范圍也相對較大。但是由于煤礦井下電纜供電線路較短，電纜線路首端和末端的短路電流差別不大，容易造成上下級保護同時啟動，上級開關搶先動作，造成越級跳閘。除此之外，煤礦井下開關一般帶有失壓保護功能，由于供電電纜較短，發生短路故障時，母線會短時失壓，造成母線上其它開關失壓保護誤動作，從而導致越級跳閘。

2.2 開關自身原因

由于煤礦井下環境潮濕且漂浮著大量煤塵，加上開關結構復雜，容易增加開關的固有動作時間，或者造成開關機構卡澀，當發生短路故障時，上級開關搶先井下開關動作，或者井下開關拒動，造成越級跳閘事故。

2.3 電流互感器變比太小

如果電流互感器選擇的太小，當短路電流很大時，短路電流容易超出電流互感器的最大測量范圍，造成上下級開關所檢測到的短路電流無法區分，這種情況下，很容易發生越級跳閘事故，嚴重情況下，可能造成電流互感器不能滿足動穩定和熱穩定的要求，從而發生爆炸，嚴重威脅煤礦正常生產和礦工人身安全。

2.4 繼電保護整定值整定不當

為了快速的切除故障，確保煤礦井下供電安全，煤礦企業一般將速斷保護按躲過最大負荷電流整定，而且將地面變電所進入井下的供電線路速斷保護動作時限整定為零秒，這樣致使煤礦井下各級速斷保護動作時限也只能整定為零秒，當煤礦井下電纜發生短路時，由于短路電流比速斷保護整定值大很多，所有沿線保護均啟動，從而造成越級跳閘事故。

2.5 直流系統故障

直流電源是煤礦微機保護的心臟，當微機保護裝置失去直流控制電源時，保護就會拒動，就會造成越級跳閘事故。當直流電壓過低時，會造成跳閘線圈電壓過低，達不到跳閘線圈動作電壓，造成越級跳閘事故；當直流電壓過高時，容易造成長期帶電的繼電器過熱和損壞，當發生短路事故時，保護拒動，引起越級跳閘。

2.6 微機保護裝置故障

微機保護裝置由復雜電子元件組成，對環境和抗過電壓能力要求較高，由于煤礦井下條件惡劣，煤塵很容易造成電子元件污染，微機插件容易燒損或者接觸不良，而且由于煤礦井下潮濕，容易引起電子元件絕緣擊穿，造成插件損壞，為越級跳閘埋下隱患。

3 解決煤礦井下電網越級跳閘的措施

3.1 優化煤礦井下供電網絡

由于煤礦井下供電的特殊性，在做煤礦井下供電設計時，應考慮煤礦井下負荷的特殊性,盡量減小同一級供電電壓的供電級數,這樣可以減少短路事故發生的概率，減少越級跳閘的概率。

3.2 正確選用開關及其操作機構

為保證開關的靈敏性，減少越級跳閘的概率，應該將開關的電磁操作機構改為彈簧操作機構，這樣可以減少開關跳閘固有的動作時間。除此之外，還應該選擇具有可整定的失壓保護延時裝置，這樣可以避免失壓保護誤啟動引起的越級跳閘。為了進一步減少越級跳閘的可能，在開關投入運行前，要對開關做整組傳動試驗，證明跳閘回路完好及跳閘時間合格后，才能將開關投入運行。

3.3 正確選擇電流互感器變比

為了減少電流互感器引起的越級跳閘事故，在選擇電流互感器時，應盡量提高電流互感器的帶負載能力及抗飽和能力，選用變比較大的電流互感器。

3.4 完善繼電保護整定值

隨著煤礦井下電網短路容量越來越大，短路電流準確計算也越來越困難。為了防止越級跳閘，應盡量縮小井下開關速斷保護定值，同時盡量增大井上開關速斷保護定值。除此之外，應提高繼電保護人員的工作責任心，確保運行方式改變后，應重新計算整定值，并且確保定值輸入正確。

3.5 加強直流電源的日常維護

應對直流充電裝置及其饋線經常進行檢查，發現問題及時處理，防止蓄電池充電模塊故障、直流接地故障、絕緣擊穿故障，確保二次回路始終工作在良好狀態。

3.6 選用最新的煤礦智能化微機保護產品

由于最新的煤礦智能化微機保護產品一般都具有自檢功能，抗干擾能力強，可靠性高，采用最新的煤礦智能化微機保護產品，可以減少越級跳閘的概率。

4 結語

為了減少煤礦井下電網越級跳閘的危害，本文分析了越級跳閘的原因，并提出了相應的解決越級跳閘的方法，采用這些辦法，可以極大的減少越級跳閘的概率，提高煤礦的安全生產水平。