淺談煤礦供電系統防越級跳閘技術

劉增碩

（山東魯泰煤業有限公司太平煤礦，山東 鄒城 273517）

淺談煤礦供電系統防越級跳閘技術

劉增碩

（山東魯泰煤業有限公司太平煤礦，山東 鄒城 273517）

煤礦供電系統的安全關系到整個井下采煤工作的安全，關系到人民群眾的生命財產安全，做為礦井安全生產的基礎環節，采煤工作的不斷向井下延伸發展，由于礦井的供電距離較長，供電級數比較多，關系較為復雜，繼電保護計算的難度比較大的問題的出現，造成了不可避免的越級跳閘現象的產生，對礦井的安全生產產生嚴重的威脅。預防越級跳閘現象的發生，成為煤礦安全生產的重中之重。

煤礦；供電系統；越級跳閘；技術

1 引起煤礦供電系統越級跳閘的原因

1.1 開關控制電源出現問題

由于礦井內部實際情況復雜，因此防爆開關并沒有與之配套的專用電源和后備電源。防爆開關的控制主要是接在主電路開關的電源旁邊，所以如果主電路出現重大的損失或者毀壞，那么控制防爆開關的電路必然也會受到影響，從而導致保護裝置無法工作，造成越級跳閘。

1.2 繼電保護方式出現問題

由于礦井內部狹窄，所以煤礦供電系統采用的是短線路供電系統，所以傳統的三段式過流保護并不適合煤礦供電系統。而現有的煤礦供電保護模式并不完善，在保護過程中可能因為出現過流時間差而導致越級跳閘。

1.3 失壓保護出現問題

為了避免出現電量負載的情況，因此礦井內設備的開關設定有電壓的警戒線，如果輸送的電壓超出了這個警戒線，為了保護設備和工作人員的安全，會直接忽視繼電保護方式而直接斷開電源，造成供電系統的越級跳閘。

1.4 電壓波動的影響

礦井下需要大量的大型設備，在開工時如果同時啟動就可能造成瞬時的電壓波動，還有一些外部因素的影響同樣可以引起電壓波動，而如果電壓在瞬間波動沒有在安全的警戒范圍內，就必然會啟動保護開關，直接引起越級跳閘。

1.5 保護控制裝置出現問題

煤礦行業的特點使得企業在購進保護控制裝置時馬虎大意，一些保護裝置的性能并沒有達到礦井內保護控制裝置所應具備的水平。在啟用裝置后，可能會因為誤差較大、運行速度緩慢而導致機械的靈敏度低，無法對潛在的安全隱患及時發現并警告。而保護器內部出現問題，造成系統障礙進行誤判時，也極有可能造成越級跳閘。

1.6 漏電保護選擇性差

由于煤礦供電系統的特殊性，如果發生漏電現象很難及時排查隱患，所以為了安全必須降低電流，同時可以采取一些補償措施。而補償措施的選擇并不容易，傳統的方式不但可能造成漏電保護效果差，而且造成保護裝置的誤判，引發漏電越級跳閘。

2 煤礦供電系統防越級跳閘的主要方法

2.1 通過常規電力監控解決越級跳閘的問題

常規電力監控主要是靠外部變電所的保護裝置來進行礦井內部電路監控的，如果礦井內部電路出現大的故障或者沖擊造成問題，會直接聯動外部變電所的保護裝置采取相應的保護措施，從而避免了內部保護裝置的誤判而造成越級跳閘。

2.2 通過集成保護解決越級跳閘的問題

對礦井內部的設備工作時所需的電流電壓數據進行采樣，在所有設備正常的工作狀態下，將這些采樣值輸入到地面的集成保護裝置，對日后礦井開工時各種設備運行情況進行監控和管理，防止電力出現波動時未及時察覺或者誤判，造成越級跳閘現象。

2.3 通過智能配網解決越級跳閘的問題

智能網配是指利用新技術，實現電壓波動較大時可以瞬時采取手段切斷電源從而保護煤礦內部設備和人員安全。通過信息網絡的快速反應可以直觀、及時地了解礦井內部的供電情況，高靈敏度的信息傳遞促使礦井內部供電判斷錯誤的情況少有發生，也可有效地避免越級跳閘的產生。

2.4 通過光纖縱差解決越級跳閘的問題

光纖縱差的方案是根據地面線路而來的。將其正確運用到礦井內的電路，可以有效地監控井內電流電壓的變化情況，判斷是否會對機器造成損壞引起事故，以確保內部工作人員的安全，從而不會因為錯誤的警報造成越級跳閘影響開采進度。

3 煤礦供電系統防越級跳閘方案的優勢

3.1 施工安裝的便利性

由于礦井深在地下，且環境狹小空氣潮濕，人員行動不夠方便。因此在礦井內部安裝保護措施就必須考慮施工是否方便。以上介紹的四種方案中，智能網配方案不需進行大規模的安裝和連接，可以大大降低企業的施工成本，同時又可嚴密地保護井內作業安全，所以在施行上占有絕對的優勢。

3.2 方案的先進性

隨著科技的迅速發展，先進而又有效地保護裝置是每個企業都希望看到的。在以上介紹的四種方案中，集成保護方案和智能網配方案是隨著科技的進步而出現的新的保護措施。它們不單代表了先進的科技，也憑借高度的可靠性和適用性贏得了眾多煤礦企業的青睞。

3.3 方案的可靠安全性

電力監控方案和智能網配方案相較于其他兩種方法，安全系數更高。在實際進行監控時，這兩個方案很少出現誤判，能夠技術準確地反饋井內供電的電壓和電流情況，在發生問題時及時解決。而光纖縱差方案在保護時存在死區，而集成電路方案由于操作復雜、系統繁多，在反饋信息時可能出現較長的時間，導致故障排除時間增加，影響煤礦企業的工作效率。

3.4 方案的標準化程度

解決煤礦供電系統越級跳閘的四種方案如果具有較高的標準化程度，那么與國家電網公司的相關制度是可以相輔相成的。在四種方案中，由于其內部或外部的因素，電力監控方案、集成保護方案和光纖縱差方案都無法真正做到標準化，只有智能網配方案符合國家電網的相關制度標準的。這就注定了智能網配方案是日后解決煤礦供電系統越級跳閘問題的主要選擇方案。

4 結束語

煤礦供電系統的越級跳閘問題已經困擾了煤礦行業多年，如何解決該問題是煤礦企業的當務之急。隨著科學技術的發展，越來越多的方案被提出并付諸實踐，這對煤礦行業的發展以及煤礦工人的安全都是有極大幫助的。國家也為此出臺了許多新的方案和標準，以此規范煤礦供電系統領域內的諸多問題。

［1]張文超.煤礦供電防越級跳閘保護系統的應用研究［D].遼寧工程技術大學，2011.

［2]付子義，王利.新型保護裝置的礦井供電防越級跳閘設計［J].計算機測量與控制，2013，10：2851-2852+2881.

［3]劉坤.基于CAN多機通信的防越級跳閘系統研究與設計［D].河南理工大學，2012.