煤礦10kV電網防越級跳閘原因及解決方案分析

趙衛平

摘 要：在煤礦供電系統中往往會發生電站跳閘問題，造成煤礦井下停電，難以正常生產，甚至導致瓦斯積聚，威脅工作人員的生命安全。在煤礦井下供電系統中，常常因為開關誤動與拒動，導致煤礦大面積停電。而在處理故障過程中，因為難以實現對10 kV電網的各個方面進行監測和監控，所以無法具體明確故障發生的地點與原因，極其容易導致供電系統出現二次事故。本文結合煤礦10 kV電網系統特點，對煤礦10 kV電網防越級跳閘原因進行了分析，并提出有效的解決措施。

關鍵詞：煤礦 10kV電網 越級跳閘

中圖分類號：U665 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（a）-0048-02

1 10 kV線路越級跳閘原因分析

煤礦10 kV電網出現越級跳閘現象，通常是因為井下某個線路的單相接地或是短路從而導致井上10 kV開關站跳閘。這樣就會造成井下出現大面積停電現象，甚至會威脅工作人員的生命安全。另外，因為難以確定故障點，在檢測與解決故障時常常要花費較長的時間，從而影響煤礦企業的正常生產，降低經濟效益。對此，必須及時明確越級跳閘的具體原因。

1.1 煤礦井下高爆開關的綜合保護器缺少保障

煤礦井下高爆開關中綜合保護器是井下10 kV供電線路重要的末端保護設備。因為此設備的生產商比較多，而且技術水平也存在較大差異，售價通常在3000元左右，因此，難以確保該設備的質量。

1.2 煤礦10 kV保護器間存在差異

當前煤礦電網主要是利用保護器中的逐級延時實現整定，從而有效躲避越級跳閘，但這樣的方式不可靠。因為保護器的性能存在差異，而且性能參數也難以保障，造成延時整定出現誤差，因此保護器缺少相對可靠的聯動性能。如果出現故障，煤礦10 kV電網的有關保護器全部采取動作，進而造成10 kV電網崩潰。

1.3 煤礦保護器鑒定標準不足

煤礦企業的保護器有關檢定標準單單適宜直流式的保護器，無法完成交流采樣的保護器有關性能的檢定。當前，煤礦企業的保護器有關執行標準依然利用傳統的標準。其中標準的制定主要依據直流電阻的有關保護原理完成，可是有關檢測部門在交流采用的保護器檢定時也選擇此標準。因此，難以對保護器進行有效的監管，確保保護器的質量。

1.4 保護器檢定技術落后

高爆開關中綜合保護器有關檢測技術比較落后，難以對保護器的性能參數完成科學、有效的檢測與監督。根據調查結果，當前煤礦企業中對保護器的檢定不夠，選擇的檢測技術比較落后。本文主要以保護器的跳閘時間檢測作為案例，有關檢測部門利用電子定時器十分落后，而且定時器自身的誤差也難以保障。另外，檢測平臺通常是自行進行設計和制造的試驗臺，該平臺的自身性能指標也沒有進行第三方部門的認證及檢測，難以保證保護器的所有指標量值傳遞與量值溯源。當前煤礦保護器的檢測部門十分少，基本呈現一家獨大的局面。

2 煤礦10 kV電網防越級跳閘對策

2.1 數字化集成保護

數字化集成保護主要是把線路中主保護階段的電流保護有關原理轉變成電流縱聯差動的保護原理，實現對越級跳閘的處理，并利用數字化集成的保護技術，如圖1所示。

煤礦數字化集成保護的架構通常選擇數字化變電站的3層2網，利用GPS的同步技術完成系統有關數據的同步采樣。而過程層的隔爆開關一定要設置保護器，這樣才可以發揮合并器的作用，實現所有電壓和開關量等的采用，利用光線網絡傳送至間隔層。在間隔層中設置集成保護的先進測控設備，實現過程層相關采樣數據的接收，而保護出口與控制信號主要利用光線網絡發送至過程層的保護器，然后由保護器中出口繼電器完成保護跳閘與控制操作。在數字化集成保護測控設備中主要包含母線的保護模塊和線路的接地保護模塊等。在應用過程中一定要對各個間隔相關保護測控功能完成軟配置，也就是選取保護和控制的模塊組合。數字化集成保護設備實現了功能的軟件化，在進行更換間隔保護過程中并不需要更換任何硬件，只完成間隔功能軟配置就可。

2.2 通信級聯閉鎖的防越級跳閘措施

通信級聯閉鎖10 kV電網的防越級跳閘對策主要利用縱向編排時間極差，從而使所有開關進行順序動作防止越級，并利用通信級聯閉鎖把縱向的極差進行有效控制。此措施利用通信線路把存在縱向關聯關系的所有開關保護設備進行有效連接，如果出現短路故障，各個檢測出短路電流的保護設備都會向上級開關保護設備發送開關的閉鎖信號，與此同時延時T1的時間，然后等待下級開關發出的閉鎖信號。如果在T1時間之內并未接收到下級開關所發出的閉鎖信號，就可以確定是該級故障，然后跳閘，而接收到閉鎖信號的相關開關閉鎖T2時間要等待下級開關完成跳閘，如果在T2時間之后故障依然存在就可以實現保護跳閘，反之則不跳閘。

2.3 電流縱聯差動保護的防越級跳閘措施

電流縱聯差動防護越級跳閘措施，是把線路中主保護階段式的電流保護原理轉換成電流縱聯差動的保護原理，實現越級跳閘的有效解決。電流縱聯差動的有關保護原理是以基爾霍夫的電流定律作為基礎，運用光纖或是電纜將電路兩端的有關保護設備實現縱向連接，同時對被保護線的兩端有關電流的大小與相位進行比較，從而準確判斷出觸電線路是內部發生故障還是外部發生故障，進而決定是否要對該線路進行切除。

2.4 區域集控的防越級挑戰措施

國家電網有關技術標準要求35kV之下的間隔保護和智能終端等功能可以依據間隔完成合并，對此煤礦企業在進行配電網的創建過程中通常選擇2層1網的結構，并不創建SMV的過程層網絡，當前在煤礦企業中采取區域集控形式的防越級跳閘措施。此措施是在智能變電站系統的基礎上實現創建的，擁有GOOSE網絡。在此措施中，間隔層的各個間隔保護測控設備能夠獨立實現間隔保護功能，并且把識別的有關故障信息利用GOOSE網絡傳輸到集控中心，而集控中心在識別故障后會對主機進行隔離，從而實現保護。

3 結語

綜上所述，導致煤礦10 kV電網出現越級跳閘的原因有許多種。因此，一定要加大越級跳閘問題的研究力度，總結解決電網越級跳閘問題，從而確保煤礦企業的正常生產，提高經濟效益。

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