煤礦供電系統防越級跳閘技術應用研究

摘 要：越級跳閘給整個煤礦系統帶來的影響非常大，同時也是當前困擾很多煤礦系統的技術難題。本文將某煤礦供電系統出現的越級跳閘問題作為研究對象，分析了導致煤礦供電系統出現越級跳閘的主要原因，并重點研究了煤礦供電系統防越級跳閘技術應用。

關鍵詞：煤礦供電系統;防越級跳閘技術;應用;研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.060

0 引言

隨著科學技術的不斷進步，煤礦供電系統的現代化程度相對于先前有了較大進步，但是很多煤礦仍舊存在越級跳閘問題，帶來較為范圍的無計劃停電，嚴重情況下課導致煤礦通風機停轉、礦井提升機不能工作，給礦井的安全生產及井下職工生命財產安全帶來的威脅非常大。因此，對煤礦供電系統防越級跳閘技術應用進行分析有著較為重要的意義。本文結合某煤礦供電系統實際，對其出現的越級跳閘的原因進行了分析，并結合煤礦實際，提出了對應的預防技術，從實際應用情況來看，取得了較好應用效果。

1 導致煤礦供電系統出現越級跳閘的主要原因

1.1 繼電保護方式原因

首先是選擇的是階段方式電流保護。當前，國內很多煤礦在進行電路線路保護時，階段式電流保護所占比重較高。一般情況下，設置終端復合線路開關時，需要設置為過電流保護與電流速斷保護，在對電源進出線進行保護時，需要進行的保護是定限時速斷保護、零時限速斷保護，在具體保護的過程中，通過上下級的配合實現對越級跳閘的有效預防。對限時電流速斷保護而言，整定值配合有兩方面的內容，具體為上下級之間的時間配合與電流整定值的配合，從而實現對整個電路靈敏性與選擇性的較好保護，所以，在某煤礦內對供電線路進行設計時，上下級時間差成為了必然選擇。例如，若在對末端線路進行保護時，設計采用的是0s速斷的方式，若線路的上端增加時間差t，數值在0.3s到0.5s之間，則選擇的數值為0.5s。采用該種設計方式，在上下級時間配合與保護電流整定的方式，確保了保護動作選擇。具體見圖1所示。

其次是煤礦供電系統的具體執行情況。某煤礦變電所設計采用的是三段式過電流保護，過電流1段選擇的是零時限速斷保護，具體的整定數值為整個煤礦供電線路末端的最大短路電流，但是在實際操作的過程中，由于整個供電線路較為特殊，在確定某煤礦的電流速斷保護數值時，按照計算偏小的數值進行設計，來提升整個線路的可靠性。同時，在2段設計的是定時限速斷保護，整個保護線路的長度相對較長，在對該段數值進行整定時，供電線路末端的兩相最小短路電流為本階段的靈敏系數，主要目的是為了滿足整定保護需求。

但是從某煤礦的具體實施情況來看，其井下選擇的變電站高壓反饋線路設置的方式為兩段式過電流保護，特別是煤礦生產的特殊性，在煤礦供電系統運行的過程中，需要將故障快速切斷，再加上供電系統結構較為復雜，所涉及到的供電級較多，速斷延時總體較長，在對設備進行保護時，零時限速斷電流保護是最為根本的保護，若出現的故障，“越級跳閘”則會發生。

1.2 供電系統失壓脫扣保護

某煤礦在具體操作時，為了確保整個系統不出現無計劃停電的情況，在整個供電系統恢復了供電之后，設備可自動運行，且均設置了欠壓釋放線圈，也就是說若供電系統中的欠壓釋放線圈達到了額定電壓的65%，則可進行吸合，若在35%之下，則釋放，在兩者之間時，則整個工作的可靠性較差。若某煤礦變電站內分開復合開關出現了短路，整個線路中的母線會在瞬間失去壓力，其他開關欠壓線圈也會有對應的動作發生，從而導致供電系統出現了“越級跳閘”，給整個煤礦系統生產的可持續性與安全性帶來的影響較大。

2 煤礦供電系統防越級跳閘技術應用

為了更好確保某煤礦生產的安全性，設計了如下解決方案：

2.1 選擇使用了網絡智能繼電保護技術

針對某煤礦出現的越級跳閘的問題，本次在對該煤礦供電系統進行整改時，選擇使用了具有較好閉鎖功能的防越級跳閘智能保護裝置，該裝置相對于傳統的繼電保護方式有著明顯的改進，例如，其通信技術為實時通信，通信路徑為千兆高速光纖網絡，所有的變電所中的保護裝置在進行信息的交換時選擇使用的是交換機，同時，加入了“保護互鎖”功能，若下級出現的故障，上級線路則會全部實現閉鎖，同時出現選擇性跳閘，越級跳閘的情況則會避免。若故障開關拒動，則保護系統的后備保護系統會動作，與出現故障位置距離最近的上級開光會發生動作，則故障會被排除。同時，系統能夠進行自我診斷，若出現了故障，對于故障點可自我診斷并進行報警，確保故障點能夠及時被維修人員掌握，保證系統長時間處于正常工作狀態[1]。

2.2 選擇采用失壓延時保護技術

雖然采用了2.1中所述的智能保護技術，但是為了更好提升某煤礦運行的安全性，在某煤礦的壓配電裝置的內部設計安裝了一個阻容儲能設備，然后再通過對內部節點進行保護的方式，對供電系統中欠壓釋放圈的實際的帶電時間進行控制，確保供電系統的失壓保護動作能夠有效的滿足某煤礦的供電系統的實際需求。采用該種設計方式，可以將電壓波動的時間有效的躲過，確保短路保護動作跳閘在失壓保護之前，整個供電系統的保護順序則可按照正常的順序進行，提升某煤礦供電系統運行的可靠性。

2.3 具體系統設計方式

首先，對于某煤礦內同一個變電所保護裝置的實際距離相對較近時，選擇使用礦用屏蔽雙絞線的方式進行連接，該種方式總體較為簡單，經濟性與可靠性均較強。

其次，若變電站與變電站之間的距離相對較遠，為了提升整個系統信號傳遞的可靠性與實時性，選擇使用了千兆工業以太網，各個開光保護裝置通過通信通道實現有效連接，形成一個完整的閉環控制系統，具體見圖2所示[2]。

第三，選擇使用失壓延時技術，在某煤礦的高壓配電裝置中，加入阻容儲能裝置，若某煤礦的供電系統中出現了瞬間的失壓，可以在該瞬間為整個煤礦的欠壓線路供應足量的電[3]。

第四，在地面35kV變電所供電調度監控中心安裝3臺服務器，其中1臺作為通信服務器、另外2臺作為數據視頻服務器兼監控工作站，相互備用，同時，將相關的視頻監視軟件、電力監控組態軟件安裝到其中，形成全面的監控品臺，實現對整個供電監控系統的有效監管[4]。

3 結束語

在將該系統應用到某煤礦的供電系統之后，某煤礦供電系統運行的穩定性相對于先前出現了明顯的增加，各種類型的“越級跳閘”事故實現了有效的避免，有效減少了某煤礦的故障停電和非計劃停電，同時，對于出現的停電的范圍也在最大限度的范圍內控制到了最小，有效防止了由于大范圍的停電而給整個煤礦安全帶來的危害。

參考文獻：

[1]盧喜山，張祖濤，李衛濤.煤礦供電系統基于縱聯差動保護原理的防越級跳閘技術研究[J].煤礦機械，2011，32（04）：71-73.

[2]張漢昌，都波.短路速斷閉鎖防越級跳閘技術在煤礦高壓供電系統的研究[J].煤礦機電，2014（05）：38-40.

[3]張軍安，李玉偉.智能網絡保護技術在煤礦供電系統防越級跳閘中的應用[J].中州煤炭，2013（07）：79-81+84.

[4]王晉宏，張作龍.基于光纖縱聯電流差動保護的煤礦電網防越級跳閘裝置研究[J].煤礦機電，2012（02）：48-51.

作者簡介：陳偉雄（1989-），男，福建永春人，大專，助理工程師，研究方向：煤礦機電技術與應用。