摘 要：由于煤礦井下各供電點(diǎn)在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，彼此之間距離較短，常規(guī)的方法計(jì)算出的三段式電流保護(hù)定值不夠準(zhǔn)確，在供電系統(tǒng)發(fā)生短路故障后，極易導(dǎo)致越級(jí)跳閘問(wèn)題頻繁發(fā)生。文章針對(duì)煤礦供電越級(jí)跳閘問(wèn)題解決方案作出探討。

關(guān)鍵詞：煤礦供電；越級(jí)跳閘；解決方案

隨著煤礦機(jī)械化程度的提高，煤礦電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行逐漸被重視。由于煤礦井下工作場(chǎng)所環(huán)境較差，電纜在來(lái)回拖拽時(shí)極易造成其絕緣保護(hù)層損壞，機(jī)械運(yùn)輸設(shè)備也時(shí)常出現(xiàn)擠傷電纜事故，這些現(xiàn)象都會(huì)導(dǎo)致井下供電系統(tǒng)發(fā)生相間短路事故，同時(shí)因井下供電線路距離短，分級(jí)多，更容易導(dǎo)致越級(jí)跳閘事故的發(fā)生。越級(jí)跳閘所造成的后果不僅僅是大面積的停電，影響煤礦的生產(chǎn)效益，更重要的是還將對(duì)煤礦井下工作人員及礦井安全帶來(lái)威脅。因此煤礦供電越級(jí)跳閘問(wèn)題的解決就顯得尤為重要。

1 越級(jí)跳閘問(wèn)題的解決方案

1.1 電力監(jiān)控的解決方法

對(duì)于常規(guī)的電力監(jiān)控，通常是在中央變電所或采區(qū)變電所出線開(kāi)關(guān)保護(hù)的線路在運(yùn)行期間出現(xiàn)了故障或遭遇了較大程度的沖擊力（短路故障），就會(huì)促使其保護(hù)裝置投入運(yùn)行，同時(shí)將其保護(hù)裝置啟動(dòng)信號(hào)傳輸至到中央變電所或者采區(qū)變電所進(jìn)線開(kāi)關(guān)的保護(hù)裝置。

中央變電所或者采區(qū)變電所進(jìn)線開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置在對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行處理的同時(shí)接收到出線開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置的啟動(dòng)信號(hào)，將延時(shí)啟動(dòng)本保護(hù)裝置速斷保護(hù)。如在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未接收到出線開(kāi)關(guān)的跳閘信號(hào)，進(jìn)線開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置將后備保護(hù)跳閘；如在規(guī)定時(shí)間內(nèi)出線開(kāi)關(guān)跳閘，進(jìn)線開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置將恢復(fù)正常狀態(tài)。

1.2 光纖縱差的解決方法

在煤礦井下供電系統(tǒng)中，光纖縱差保護(hù)一般為保護(hù)地面變電所至中央變電所或中央變電所至采區(qū)變電所的重要負(fù)荷電纜線路，安裝于被保護(hù)電纜線路兩端的開(kāi)關(guān)上。保護(hù)裝置的工作原理主要是通過(guò)比對(duì)本側(cè)三相電流及對(duì)側(cè)三相電流，研究其變化，根據(jù)變化的狀況及計(jì)算出的三相電流的矢量和是否為零進(jìn)行判斷，并根據(jù)電流互感器二側(cè)流過(guò)的電流值，與保護(hù)動(dòng)作鑒定值進(jìn)行比較，如果不小于鑒定值，保護(hù)裝置動(dòng)作，跳開(kāi)故障線路兩側(cè)開(kāi)關(guān)。2 集成保護(hù)式的解決方法

在地面變電站集成保護(hù)的基礎(chǔ)上，我們探索出井下供電集成保護(hù)式的方法。在煤礦井下供電系統(tǒng)中，我們通過(guò)對(duì)高壓供電開(kāi)關(guān)電信號(hào)進(jìn)行瞬時(shí)采樣，隨后將獲取到的采樣值通過(guò)固定的光纖電纜傳訊通道傳輸?shù)街骺赜?jì)算機(jī)，通過(guò)該主控計(jì)算機(jī)對(duì)電流的計(jì)算和判斷，集成保護(hù)主機(jī)通過(guò)光纖電纜傳訊通道向距離故障點(diǎn)路程較短的微機(jī)保護(hù)下達(dá)跳閘命令，離故障點(diǎn)最近的斷路器將會(huì)對(duì)短路故障進(jìn)行排除。如果通道出現(xiàn)問(wèn)題，將關(guān)閉集成保護(hù)工作模式，將工作模式轉(zhuǎn)變?yōu)槊颗_(tái)高壓供電開(kāi)關(guān)各自保護(hù)工作的常規(guī)方式。如圖3。

3 智能配網(wǎng)的解決方法

在井下供電系統(tǒng)中，我們利用下級(jí)變電站保護(hù)動(dòng)作信號(hào)或饋出線保護(hù)動(dòng)作信號(hào)經(jīng)礦井高速以太網(wǎng)快速閉鎖本線路保護(hù)的速斷保護(hù)功能，從而在確?？焖俚耐瑫r(shí)又具有了可選擇性。

智能配網(wǎng)的解決方法是采用某些方法將智能配網(wǎng)中的故障快速隔離起來(lái)：當(dāng)配網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)故障、相關(guān)速斷保護(hù)裝置啟動(dòng)的同時(shí)，還會(huì)向上一級(jí)配網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)出閉鎖信號(hào)。不僅如此，整個(gè)配網(wǎng)系統(tǒng)還具備對(duì)下一級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)的能力，即判斷出下一級(jí)配網(wǎng)是否有閉鎖信息發(fā)出。根據(jù)判斷結(jié)果，實(shí)施下一步程序。即如果檢測(cè)到下一級(jí)配網(wǎng)發(fā)出了閉鎖信息，那么就對(duì)速斷出口進(jìn)行閉鎖。相反，如果下一級(jí)配網(wǎng)沒(méi)有檢測(cè)到閉鎖信息，那么這時(shí)，配網(wǎng)系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)短延時(shí)，然后跳閘。

通常情況下，短延時(shí)的時(shí)長(zhǎng)與下一級(jí)配網(wǎng)閉鎖信息的傳輸時(shí)間相關(guān)。經(jīng)過(guò)測(cè)算，研究人員發(fā)現(xiàn)：在4級(jí)以下的配網(wǎng)中，短延時(shí)的時(shí)長(zhǎng)通常≥35ms。這樣才能更好地保證閉鎖信息傳輸?shù)目煽俊㈨槙?。（?jiàn)圖4）

4 越級(jí)跳閘問(wèn)題解決方案的分析

4.1 簡(jiǎn)單易行方面

針對(duì)上文提到的電力監(jiān)控、光纖縱差、及集成保護(hù)來(lái)說(shuō)，站內(nèi)電纜或光纖以及站與站之間的光纖的連接都需要以傳統(tǒng)的安裝方式進(jìn)行，這對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)工作具有一定的麻煩性。而智能配網(wǎng)卻大不相同，智能配網(wǎng)只需將通訊方式做轉(zhuǎn)變，將RS485通訊改為以太網(wǎng)，因此總體而言比其他三種方案在現(xiàn)場(chǎng)改造方面容易得多。

4.2 可靠性方面

在以上四種方案中，電力監(jiān)控和智能配網(wǎng)方案采用的都是，當(dāng)線路出現(xiàn)短路故障時(shí)，由下級(jí)配網(wǎng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)故障檢測(cè)。如果檢測(cè)到故障電流，那么下級(jí)配網(wǎng)系統(tǒng)就會(huì)給上級(jí)配網(wǎng)系統(tǒng)傳輸故障信息，從而實(shí)現(xiàn)了上級(jí)配網(wǎng)系統(tǒng)的短時(shí)閉鎖，進(jìn)而達(dá)到速斷保護(hù)的目的。因此，電力監(jiān)控和智能配網(wǎng)方案在所有的煤礦供電越級(jí)跳閘解決方案中，屬于可靠性較高的方案。

光纖縱差保護(hù)方案普遍應(yīng)用于井上供電系統(tǒng)。當(dāng)運(yùn)用到井下聯(lián)絡(luò)線時(shí)，對(duì)于普通的故障（故障發(fā)生在聯(lián)絡(luò)線之間）來(lái)說(shuō)，效果也比較顯著；但是對(duì)于特殊故障（發(fā)生在母線上的故障）來(lái)說(shuō)，效果則不盡如人意，如偶爾發(fā)生越級(jí)跳閘現(xiàn)象、存在保護(hù)死區(qū)等等。

集成保護(hù)方案，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而且在及時(shí)采樣方面，同步要求比較高。從而導(dǎo)致排除故障時(shí)間的不確定性，即排除故障的時(shí)間不能保證完全控制在速斷時(shí)間內(nèi)。

4.3 先進(jìn)性方面

為了改善煤礦井下供電系統(tǒng)，我們需要將成熟的技術(shù)加以利用。井上供電技術(shù)要合理地科學(xué)性地運(yùn)用到井下。集成保護(hù)正是一項(xiàng)值得考慮的技術(shù)，集成保護(hù)綜合了IT技術(shù)的先進(jìn)性，對(duì)處理器的運(yùn)算速度也作了相應(yīng)的改進(jìn)和提升。即使在只有一臺(tái)主機(jī)的情況下，也能將全站測(cè)量保護(hù)及監(jiān)控的功能包攬下來(lái)。

4.4 標(biāo)準(zhǔn)化方面

煤礦針對(duì)供電設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，井上與井下存在較大差異。煤礦井下供電設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)往往落后于井上，這是由歷史原因和專業(yè)限制導(dǎo)致的。例如對(duì)于微機(jī)的保護(hù)裝置，井上都具有完整的一套標(biāo)準(zhǔn)體系，涵蓋了多種的技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)。而井下則僅有為數(shù)不多的要求，使得各項(xiàng)相關(guān)設(shè)備的性能不統(tǒng)一。在文章提到的解決方法中所涉及到的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)也有差別。制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化的煤礦供電設(shè)備也是為今后的供電需求打下基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語(yǔ)

煤礦供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘問(wèn)題一直存在于煤礦日常工作中，隨著煤礦事業(yè)的發(fā)展及諸多應(yīng)用于煤礦中的新技術(shù)的相繼問(wèn)世，使得煤礦供電系統(tǒng)中存在的問(wèn)題在解決上有了可供選擇的解決方案，近幾年基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的智能配網(wǎng)方案在煤礦供電系統(tǒng)中得以應(yīng)用，其可靠性也在應(yīng)用中得以證實(shí)。這種不改變?cè)邪惭b方式和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的方法不僅解決了煤礦高壓供電的問(wèn)題，更推動(dòng)了煤礦高壓供電技術(shù)領(lǐng)域的研究和發(fā)展。對(duì)此國(guó)家也將頒布新的政策和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)煤礦供電的規(guī)范進(jìn)一步地加強(qiáng)，從而在根本上預(yù)防了對(duì)礦井和礦工生命造成威脅事故的發(fā)生。

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