煤礦供電系統防越級跳閘技術應用分析

夏凱

【摘 ?要】本文首先對煤礦供電系統發生越級跳閘的原因進行分析，主要包括保護控制裝置出現問題、電壓不穩定、繼電保護不到位等情況，然后介紹了煤礦供電系統防越級跳閘技術及其應用，實現了有效防止煤礦供電系統出現越級跳閘的現象。

【關鍵詞】煤礦;供電系統;防越級跳閘

0 引言

由于煤礦井下開采危險性很高，為了更大程度的保護煤礦工人的生命安全、保障煤礦的安全開采，就必須確保供電系統的安全性和穩定性。由于煤礦開采在井下進行，隨著大量的機械設備不斷在井下應用，井下的供電線路也越來越復雜，不同機械設備對電纜的使用要求各不相同。所以煤礦井下的電氣設備和電纜往往容易發生短路，進而導致越級跳閘，影響煤礦的正常開采，同時還會對井下的工作人員造成生命威脅，因此必須對煤礦井下的所有電氣設備和電纜定期進行嚴格地檢查，專業技術人員還應加強對煤礦供電系統的防越級跳閘技術研究。

1 煤礦供電系統越級跳閘產生的原因

由于煤礦井下開采的工作環境十分惡劣，所以開采設備容易受到外界因素的影響，進而導致設備受到損壞。在實際開采的過程中，井下供電系統主要由電氣設備和電纜組成，其中電纜的抗阻性能較差，電纜兩端的短路電流差值較大，而電纜的兩端短路電流差值并沒有那么大，但是比較接近，因此很難將這兩種情況區分開來。現在國內很多煤礦企業的高壓保護措施不夠完善，都存在著一些問題，容易出現保護失靈以及誤動作等現象，從而導致下級保護無法正常使用，在這種情況下，上級保護裝置便會自動啟動，從而導致越級跳閘的現象發生。引起供電系統越級跳閘現象發生的原因有多種，以下就常見的四種展開討論。

1.1保護控制裝置出現問題

保護控制裝置是保證供電系統可以正常運行的裝置，主要對供電系統的安全性進行控制，在保證煤礦安全生產過程中發揮著巨大的作用。因此煤礦企業應該選擇適宜的保護控制裝置，對保護控制裝置的性能提出了較高的要求，只有保護控制裝置的性能較高，才能滿足礦井內保護裝置的標準。保護控制裝置主要針對煤礦開采過程或者設備存在的安全隱患進行警報，因此需要對安全隱患存在較大的靈敏性。若是啟動保護控制裝置之后，啟動保護裝置運行的速度較慢或者本身存在的誤差較大，那么對設備以及生產過程的靈敏度也會降低，從而不能發揮警報提醒作用，使越級跳閘的現象發生。此外，如果保護控制裝置本身內部存在著問題，就會對安全隱患進行錯誤的判斷，從而導致越級跳閘發生。

1.2受到礦井內部環境的影響

煤礦開采工作在礦井下進行，而礦井中的環境往往比較惡劣，空間狹小，并且里面的空氣潮濕，潮濕的空氣會對供電系統中的電力設施造成一定的影響，變頻器會在電力設施的影響下產生不良的現象。電力系統的保護設備也會受到諧波的干擾，最終對保護設備的保護性能造成嚴重的影響，保護設備會發生錯誤的操作，從而導致越級跳閘。

1.3電壓不穩定

煤礦開采是一項非常復雜的工作，需要使用各種不同的電氣設備，尤其是在煤礦開采剛開工的過程中，需要同時啟動多種設備和機械，從而導致電壓的短時不穩定。此外，電壓還受到外界環境因素的影響，也容易引起波動。若是電壓在瞬間發生波動的時候，并沒有觸動到安全警戒線，那么保護開關就會自動啟動，從而引起越級跳閘。

1.4繼電保護不到位

在煤礦開采的供電設備中，通常會設定一個電壓警戒線，一旦發生電量負載就會自動切斷電源，使供電系統發生越級跳閘的現象，從而對煤礦開采的電氣設備和工作人員的生命安全進行保障。但是由于礦井內部的空間非常有限，因此煤礦企業往往選擇短線路的供電系統方式，所以煤礦生產過程中采用傳統的三段式過流保護就不能適應這種情況，不能滿足供電系統的要求，在供電系統的保護過程中，會由于過流時間差出現越級跳閘的現象[1]。

2 煤礦供電系統防越級跳閘技術及其應用

2.1通訊保護技術

通訊保護就是在煤礦開采的地面設置一個監控主機，在礦井內部安裝智能保護器，監控主機與開關智能保護器聯系，可以對智能保護器進行監控，從而全面掌握煤礦供電系統的各個開關的信息。一旦某一個開關智能保護器的數字出現偏差，監控主機就可以將其與正常開關的定值進行比較而判斷短路線路的位置，并采取相應的措施，發出控制短路線路的指令，從而對短路線路的上級開關動作進行控制，避免越級跳閘的現象發生。通訊保護技術是智能化控制的體現，需要在地面就可以對正常煤礦開采過程中的設備開關進行控制。一般地，開關在啟動速斷跳閘的過程中需要一定時間，這個時間通常控制在20毫秒左右，而地面的監控主機在接收到開關的信息、對開關信息進行判斷分析到最后的發出指令需要花費更長的時間，一般需要40～120毫秒的時間，因此監控主體發出控制指令的時間是超過啟動速斷的跳閘時間的。因此在使用通訊保護技術的時候，地面通訊應該選擇特殊的保護器[2]。

2.2防越級跳閘保護系統

防越級跳閘保護系統是在數字化變電站技術的基礎上發展起來的，在各種大容量的處理基礎的基礎上，采用秒級同步采樣專利技術代替傳統的速斷過流保護方式，在保護線路的過程中，采用高速光纖通信網絡進行，可以預計全站故障的發生，并且對漏電保護進行集中選線，從而減少越級跳閘的發生。在使用過程中，如果需要對系統進行升級，只需要將新設備接入到通信網絡上就可以進行升級。在防越級跳閘保護系統中，采用的保護器為煤礦專用智能保護器，安裝的位置在配電所高壓防爆配電開關中，在一定的范圍內，可以將開入量和模擬量等信息進行數字化處理，然后通過傳輸接口將其傳輸到集成保護測控主機上，集成保護測控主機就可以對接收到的信息，發出進行跳閘的控制指令。在防越級跳閘保護系統中，由于使用了先進的數字化變電站技術，可以很好地解決供電系統的越級跳閘問題，還實現了雙重化的配置，和傳統的保護系統相比具有多方面的優點和優勢，具有良好的保護性能，動作的區域是固定的，因此可以不需要時間級差的配合，在任何點內都不會發生跳閘。在使用過程中，如果開關偶然出現失靈的情況，開啟上一級后備保護，并切斷下一級的故障，也可以避免越級跳閘的發生。傳統的保護系統保護運行的時間在35分鐘左右，而防越級跳閘保護系統的平均保護運行時間可以比傳統減少10分鐘左右，開關工作的時間也有所降低，并且不受短路時CT飽和的影響[3]。

3 結束語

煤礦的采煤工作要想安全穩定地進行，就必須要對供電系統進行有效管理，避免發生越級跳閘的現象。當煤礦企業在選擇合適的方法進行防越級跳閘時，必須根據礦井的實際生產情況選擇最合理的防越級跳閘技術，最好地保證供電系統的安全性和穩定性。

參考文獻：

[1]尹成迅，潘獻全.煤礦供電系統越級跳閘研究[J].煤炭科學技術，2011（06）：66-69.

[2]毛衛清.煤礦供電系統防越級跳閘技術應用探討[J].煤炭工程，2013（06）：15-17.

[3]楊照飛.防越級跳閘在煤礦供電系統的應用分析[J].能源與節能，2015（05）：61-62.

（作者單位：淮南礦業集團潘三礦機電管理辦公室）