煤礦井下高壓電網越級跳閘的原因及防治措施淺議

段俊東　孫琳

摘要：隨著經濟的發展對能源的需求量的逐漸增加，煤礦開采規模也越來越大，但一些安全隱患也逐漸暴露出來。尤其是當煤礦井下發生短路故障時，往往發生高壓網絡越級跳閘的事故，造成井下大面積停電，引起瓦斯積聚和排水緩慢，直接影響到井下作業工人的生命安全，如果越級跳閘到井下中央變電所，甚至會造成整個生產系統的癱瘓。為了提高煤礦井下生產的安全性，本文淺析了煤礦井下高壓電越級跳閘的原因以及相應防治措施。

關鍵字：煤礦；供電系統；越級跳閘；原因；防治措施

1. 煤礦井下高壓電網越級跳閘的原因

1.1開關機構配置不當

隨著對煤礦開采量和開采深度的不斷增加，所需機電設備相應投入使用增多，用電負荷也逐漸加大，井下所選用的防爆開關也在不斷的更換，但很難做到與地上供電所的電路十分匹配的[1]。但煤礦開采環境都位于在地下深處，環境比較潮濕很容易造成高壓防爆機構卡容易卡澀、不靈活，增加開關的固有動作時間，當發生短路時，地面的高壓開關動作快于井下高壓防爆開關從而造成越級跳閘現象。

1.2電流保護電流動作值無法配合

井下饋線線路多數有兩個及以上分段負荷，節點間線路較短，電流速度保護沒有規定范圍，從而使節點間在電流動作值上無法配合，造成節點間的電流速斷保護誤動作[2]。

1.3電流保護時間極差無法配合

煤礦企業為了及時準確的切除故障一般6KV電源憒出線電流速斷保護的動作時限整定為0s動作時限，這樣并下各級線路的速斷保護只能整定為0s的動作時限。但傳統的速斷保護是按照上下級0.5s的級差階梯配合的原則制定的[3]。假如速斷保護采用通過動作時限上下級互相配合的形式，需要增強電纜通過故障電流的導電能力，與此同時對電纜的絕緣和防爆性能的要求也要提升，所以需要增加對設備的投入，整個系統的安全性也會相應的降低。，

1.4大型機電在井下的工作

由于每日的生產量的壓力的加大，在井下作業的電動機過多，而許多電機功率大、啟動電流大，位于供電線路的末端直接啟動，在啟動瞬間造成饋線末端電壓下降過多，會出現末端斷路器的操作回路工作電源電壓低于正常工作值，斷路器機械動作于跳閘并關閉[4]。多臺機器且是大功率的機器同時啟動，造成地面線路的負荷保護啟動，經延時后動作于跳閘，擴大停電事故范圍

1.5電流互感器的影響

電流互感器的保護級準確率較低，且每個互感器的磁化曲線也不盡相同，斷路器在發生故障時往往采用的是電磁式保護，所以在保護的整定值與動作值上會有一定的誤差。從而造成上下級操作不一的情況。

2. 煤礦井下高壓電網越級跳閘的預防及保護措施

2.1采用獨立供電或者是雙回路供電

采用獨立雙回路供電的方式，當其中一路出現故障的時候其他的電路可以幫助其繼續供電，解決了現在的高壓電網采用的多級短電纜構成的供電方式所帶來的不足和安全隱患。要不斷的優化供電組合而不是單一的供電方式是解決跳閘的有效途徑。

2.2采用網絡化技術實現煤礦井下高壓網絡保護閉鎖

通過先進的網絡科學技術，把電網的實時動態與網絡連接，實現高壓電網絡保護上下級信息共享，實時監控電網運行和操作環境，通過開關智能控制器的綜合判斷，當出現問題時可實現高壓電保護線路的閉鎖。從根本上解決高壓電網越級跳閘的問題。

2.3在保證選擇性的前提下縮短保護之間的時間極差

科學設定過負荷保護之間的時間配合，保護動作的快速性，實現在上一級確定過負荷線的前提下，保證其一下各級線路過負荷保護實現時間極差配合。在動作時間上，每個開關的速度與時間極差100ms-300ms過電流的保護時間極差與下一級的保護線路極差100ms-200ms，最末級的延時為100ms200ms.可以通過這個方法有效的預防高壓線路越級跳閘現象。

2.4改造高壓保護器

對高壓保護器的改造主要是對電流實現三段保護，且保護定值可以按照不同的情況下的計算值隨意改變，時間精確到毫秒級，保證到有三個及三個以上的接口可實現區域選擇性的連鎖保護功能。

2.5智能化的微機保護裝置

智能化的保護裝置具有能在問題出現時經過計算和分析及時采取應對措施的優點，這樣可以避免問題的擴大。煤礦井下供電負荷多為一級負荷，需要機電保護裝置具有較高的靈敏性、選擇性、可靠性和速動性，及時對問題作出反應，快速采取解決措施，且對系統中出故障的位置進行快速的定位和切除，最大程度的減少故障的范圍。智能化的微機保護裝置它不僅有短路、過負荷、接地這些常規的保護功能，還滿足了礦井綜合智能化管理的要求，可實現數據的遠程監測與調控以及改變以往保護裝置只能固定時限的弊端，更好的實現無級調整，使上下級保護可以更好的配合[4]。被廣泛使用的ZBT-11型綜合保護器可對井下防爆進行監控和保護，還能夠協同監控站和調度站一起構成煤礦電網保護安全檢測監控系統。它可以及時把井下的各種設備的參數、工作狀況以及故障等所有相關的信息發送到地面上的電力調度中心。同時也可以接受地面調度站發送的遙控定制設定和信號歸復等命令，實現地下與地上的信息交流。更加保障了施工的安全，可以最大程度的防治電網越級跳閘事故的發生。

3. 結束語

雖然因為市場的需求煤礦的開發力度越來越大，也有很多省份把其當做支柱產業，但在煤礦開采中出現的一些安全事故更是不容忽視，這些血的教訓告訴我們要重視煤礦開采中的安全防治措施。本篇僅從高壓電網越級跳閘方面做了簡短的分析，還有許多問題仍需要我們去發現并找出應對措施，這樣才能保證煤礦工程良好的發展。

4. 參考文獻

[1] 喬淑云，李德臣. 礦井高壓電網防越級跳閘保護系統設計[J]. 徐州工程學院學報（自然科學版）. 2011（04）

[2] 付利民，胡海峰. 煤礦井下高壓短階梯延時選擇性過流保護方案研究[J]. 山東煤炭科技. 2011（02）

[3] 邢曉東. 煤礦井下電網開關越級跳閘的原因及對策[J]. 科技創新導報. 2011（18）

[4] 劉澤民. 煤礦井下低壓漏電保護使用現狀分析及發展方向[J]. 中國高新技術企業. 2008（18）

[5] 陳勇. 煤礦井下供電系統越級跳閘研究[J]. 中國高新技術企業. 2011（25）