煤礦井下電網(wǎng)越級跳閘原因及對策

種志敏

摘 要：該文圍繞煤礦井下供電系統(tǒng)的情況，結(jié)合井下電網(wǎng)的建設(shè)特點，對煤礦井下電網(wǎng)越級跳閘的原因展開分析，提出了諸如井下高壓電網(wǎng)防越級跳閘等解決措施，對于數(shù)字化保護防止越級跳閘的技術(shù)應(yīng)用進行了探討。

關(guān)鍵詞：井下電網(wǎng) 越級跳閘 防治措施

中圖分類號：TD611.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（c）-0062-02

電纜在運行中容易受到磨損或者負荷較大造成的損傷，例如：絕緣擊穿形成的短路問題，電纜由于擠壓、碰撞、燒電機等情況引起的越級跳閘等，都會造成大范圍的事故發(fā)生，不僅出現(xiàn)面積性很大的停電，也會帶來瓦斯超限等危險，威脅井下設(shè)備的運轉(zhuǎn)和人身安全，給煤礦帶來巨大的經(jīng)濟損失。因此，選用繼電保護裝置，縮小停電范圍的方法，對于確保井下安全生產(chǎn)是行之有效的。

1 煤礦井下電網(wǎng)越級跳閘的主因

（1）由于開關(guān)機構(gòu)的配置不當(dāng)，是造成煤礦井下電網(wǎng)越級跳閘的主因之一。煤礦產(chǎn)量的不斷提高，一些大型設(shè)備的使用給井下的電網(wǎng)運行帶來了很大的負荷，需要不斷地加強高壓防爆開關(guān)設(shè)備的檢修，這樣就難以做到與地面變電所的供電設(shè)備合理搭配。井下電網(wǎng)使用的高壓防爆開關(guān)包含了繼電保護裝置的動作時間、采樣時間、單片機的處理時間、繼電器信號輸出時間，還包括了高壓防爆開關(guān)的固有動作時間、跳閘電磁鐵的動作時間、跳閘機構(gòu)動作時間以及真空斷路器的動作時間等。井下的環(huán)境惡劣，如濕度過大可能造成高壓防爆開關(guān)出現(xiàn)卡澀、不靈活的情況，帶來開關(guān)的固有動作時間增加，容易帶來短路故障，使得地面的高壓開關(guān)柜動作快于井下的防爆開關(guān)，因此，帶來井下越級跳閘的現(xiàn)象。

（2）由于煤礦的保護開關(guān)裝置的使用壽命到期，年限較長的使用性能在變差，檢測的精度變差，保護不齊全導(dǎo)致動作遲緩以及動作值和計算值的誤差變大，設(shè)備的線路發(fā)生故障后，開關(guān)的誤動和拒動出現(xiàn)，導(dǎo)致越級跳閘。

（3）傳統(tǒng)的速斷保護方案已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前的上下級的級差解體配合的原則整定。即便是上級保護應(yīng)比下級保護時限多出0.5 s，并且由于礦井的高壓真空配電開關(guān)的固定動作時間受到的干擾因素較大，在動作時間的切斷限制范圍規(guī)定上一般設(shè)定為0.03～0.31 s，井下供電的上一級開關(guān)一般使用的是高壓開關(guān)柜，速斷的動作時間設(shè)定在0.2 s，井下發(fā)生了短路故障后，高壓真空配電開關(guān)有時會延遲打開高壓開關(guān)的裝置，形成越級跳閘。

（4）井下供電線路發(fā)生短路的話，會產(chǎn)生較大的電流。長距離供電線路中，首段和末端的短路電流差別較大，短路電流變化趨勢較陡，繼電保護的范圍就較大。供電線路較短的時間，線路首端以及末端的短路電流值出現(xiàn)相似的情況，線路短路電流的變化趨勢也趨于平緩，在達到一定的可靠指標后，速斷保護的范圍將逐漸趨于消亡。井下煤礦采用的多位長度較短的多段線路電纜，構(gòu)成供電網(wǎng)絡(luò)，這樣的上下級的短路電流難以區(qū)分，這時速斷保護范圍基本為零的速斷保護，由于短路中產(chǎn)生的電流較大，上下級保護動作的條件需要得到同時的滿足，因此，在上下級保護動作的條件如果得不到同時滿足，就會造成越級跳閘行為。目前井下已經(jīng)進入了智能化管理階段，例如：當(dāng)下一級電路發(fā)生短路故障時，要讓上下級保護都同時啟動，就有可能出現(xiàn)上下級的短路故障，導(dǎo)致越級跳閘的事情發(fā)生。

2 井下高壓電網(wǎng)防止越級跳閘的方法

（1）在供電方式的方式上，采用獨立的供電或者雙回路措施，或者順應(yīng)當(dāng)今供電方式選擇供電網(wǎng)絡(luò)電纜的架構(gòu)方式，實行獨立的雙回路供電。這樣，當(dāng)某一回路停止工作，那么其他供電方式也可以實現(xiàn)獨立雙回路供電，可以擔(dān)負起負責(zé)供電工作的爭產(chǎn)運行的職責(zé)。由于環(huán)形的供電倒閘較為復(fù)雜，因此將環(huán)形供電減少供電級數(shù)，是一種有效地防止越級跳閘的方法。當(dāng)電源出現(xiàn)停電后，另一回電源承擔(dān)了全部負荷，負荷過大引起的過負荷跳閘，針對這一現(xiàn)象，應(yīng)在井下重要的負荷位置，如局部通風(fēng)機和瓦斯抽放泵站等位置采用雙回路的供電，這樣變電所就能通過自動切換功能保證供電的連續(xù)性[2]。

（2）改造井下高壓配電開關(guān)的高壓保護器，將使用年限過久和保護功能不全的高壓保護器進行更換，使用保護功能齊全，保護整定值能夠滿足連續(xù)數(shù)字化整定技術(shù)要求的高壓保護器進行井下開關(guān)保護安全運行的工作。

（3）正確計算和整定高壓保護定制，可以有效地縮小停電范圍，使得變電所進線開關(guān)處于過載保護狀態(tài)，過電流保護按照一回線路跳閘后負荷增加的電流值進行整定后，地面變電所的速斷保護定制按照井下和中央變電所的保護范圍的要求，應(yīng)大于線路的15%的長度值，如果這部分的要求沒有得到滿足，可以使用帶時限的電流速斷保護配合相鄰元件的最大三相短路電流進行動作電流的配合，按照整定后的最大條件的回路電纜與井下中央變電所實現(xiàn)速斷保護值日的檔次拉開。

（4）由于線路中的供電級數(shù)較大的高壓配電開關(guān)的保護裝置會出現(xiàn)誤動作的問題，因此，應(yīng)盡量避免誤動作的發(fā)生，使用性能好精度高的微機原理實現(xiàn)綜合保護功能，具體講就是將速斷時間差設(shè)置在0.1～0.3 s之間，將過電流保護的時間級差設(shè)定在下一級的過電流保護時間級差之間，最末一級的開關(guān)裝設(shè)的速斷時間為0.1～0.2 s[3]。

（5）引進的煤礦供電防越級跳閘數(shù)字保護系統(tǒng)，利用高速光纖和納秒級同步技術(shù)，使得井下高壓防爆配電開關(guān)電流的數(shù)據(jù)能夠與地面控制中心的保護主機進行連接，形成主機上配套差保護的動作線路主保護，識別光纖保護的CT飽和，使得井下智能保護器在失去工作電源的情況上依然能夠繼續(xù)工作，確保失壓后的保護可靠動作，起到防止電網(wǎng)越級跳閘事故發(fā)生。

3 結(jié)語

該文對于煤礦井下的電網(wǎng)越級跳閘的原因進行了分析，實際上該文談及的原因僅為其中的一部分，并針對性地提出了防治的方法。例如：廣泛使用的綜合保護器，可以對井下高壓防爆開關(guān)進行保護；與監(jiān)測中心、調(diào)度室等一起并列，能夠使監(jiān)測中心、調(diào)度室在一起，構(gòu)成煤礦電網(wǎng)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。采用微機繼電保護裝置應(yīng)用后，可以更好地防治井下電網(wǎng)的越級跳閘故障的發(fā)生。

參考文獻

[1] 周文鎖.煤礦井下電網(wǎng)越級跳閘原因及對策[J].同煤科技，2014（2）：30-32.

[2] 李寶強.煤礦井下電網(wǎng)越級跳閘的原因及對策[J].中國科技縱橫，2013（6）：194.

[3] 王玉梅，王樂樂，馮紅坤，等.基于站域保護的煤礦井下電網(wǎng)防越級技術(shù)研究[J].電子測量技術(shù)，2016，39（11）：36-40.