李浩

摘 要：本文基于對煤礦井下電網(wǎng)安全的實踐分析，提出了高壓供電越級跳閘事故發(fā)生的主要因素，同時也積極總結(jié)了井下高壓電網(wǎng)防止越級跳閘的方法，希望能夠進一步確保煤礦生產(chǎn)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：煤礦；供電系統(tǒng)；防越級跳閘；策略

中圖分類號：TD611 文獻標志碼：A

0 引言

煤礦越級跳閘造成井下大面積停電，不僅嚴重影響生產(chǎn)，而且很容易誘發(fā)事故，威脅礦井的安全。因此，解決煤礦井下供電系統(tǒng)短路引起的越級跳閘問題，對煤礦安全生產(chǎn)非常必要。

1 煤礦井下電網(wǎng)越級跳閘主要原因分析

1.1 配置開關不當

配置開關不當是煤礦井下發(fā)生電網(wǎng)越級跳閘的重要原因。煤礦產(chǎn)量越來越高，大型設備應用頻繁，給井下電網(wǎng)運行帶來較大可承受負荷，需通過強化檢修高壓防爆開關設備，保證電網(wǎng)正常運行。但這與地面變電所的供電設備難以形成合理搭配。高壓防爆開關的功能動作主要包括繼電保護裝置的動作、采樣、單片機處理、繼電器信號輸出等，每一動作運作都需要固有時間，此外其運轉(zhuǎn)耗時還包括跳閘電磁鐵的動作耗時、跳閘機構(gòu)動作耗時、真空斷路器動作耗時等。較為繁復的運行動作使得高壓防爆開關在惡劣環(huán)境中作業(yè)時，易發(fā)生設備故障，如較大濕度引發(fā)高壓防爆開關卡澀、難以靈活作業(yè)，增加開關固有動作時間，發(fā)生短路故障。此時地面的高壓開關動作明顯快于井下防爆開關動作速度，進而發(fā)生井下越級跳閘。

除此之外，若煤礦開關保護裝置使用年限已滿，其使用性能將逐漸降低，檢測精準度降低，保護動作遲緩，動作計算值存在較大誤差，進而當出現(xiàn)線路故障后，開關會發(fā)生誤動或拒動致使越級跳閘問題發(fā)生。

1.2 供電線短路

若發(fā)生井下供電線短路，則會有大量電流通過。長距離供電線路中，首端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。若線路供電時間較短，短路電流會在線路首端和末端呈現(xiàn)相似的電流值，此時其電流變化呈現(xiàn)平緩趨勢，在達到預設可靠指標時，會逐漸縮減速斷保護的范圍最終消亡。井下煤礦供電網(wǎng)絡多以長度較短的多段電纜線路為主，難以區(qū)分上下級的短路電流情況，此時幾乎沒有速斷保護，速斷保護為零，而發(fā)生短路將產(chǎn)生較大電流，需同時滿足上下級保護動作的條件，而難以保證同時滿足上下級保護動作的規(guī)定條件時，越級跳閘行為就會產(chǎn)生?，F(xiàn)階段井下智能化管理為供電保護的主要方法，如：若有短路故障發(fā)生在下一級電路時，同時啟動上下級保護措施，可避免上下級同時發(fā)生短路故障，防止越級跳閘發(fā)生。

2 井下高壓電網(wǎng)防止越級跳閘的方法

2.1 加強供電技術管理

對電器設備進行技術管理時，應以嚴格的周期計算其參數(shù)，并對保護參數(shù)進行校驗，及時調(diào)整線路負荷改變后的電流整定值，保證電流保護裝置具有靈敏性，從而可順利執(zhí)行動作。

對地面井下的整定配合方案進行優(yōu)化，適當調(diào)大地面速斷保護定值，最大限度地對電流保護時限定值進行縮減，分段保護入井回路、采區(qū)的電纜；在保證設備正常運行的狀況下，最大限度地對速斷保護定值進行縮減，保證電路保護動作的配合。

2.2 加強日常電氣管理

對供電系統(tǒng)進行優(yōu)化，有效降低不合理供電。對電纜管理進行強化，保證電纜吊掛、電纜接頭的有效合格率，降低電纜事故的發(fā)生率。加強日常定檢，對電氣隱患進行及時檢測與維修，以此確保設備始終完好運轉(zhuǎn)。及時調(diào)整系統(tǒng)由于阻抗發(fā)生變化而產(chǎn)生的問題，如試驗鑒定電流互感器，對不合格電流互感器及時更換。

2.3 雙回路供電或獨立供電在關鍵負荷的應用

當前，煤礦井下主要通過級短電纜網(wǎng)絡的手段進行供電，并以相關要求為標準，設置采區(qū)排水泵房。變電所排水中心泵房供電方式為單獨雙回路，使得在某回路中主線部分線斷電時，氣壓泵房線路仍可以正常工作，還可承擔本處斷路產(chǎn)生的負荷。在供電技術不斷發(fā)展進步的時代，煤礦井下處理高壓電網(wǎng)越級跳閘的主要方案是優(yōu)化設計供電組合。

2.4 將專用保護后備電源配置在防爆開關中

在防爆開關保護器中安裝專用可持續(xù)保護的后備電源，以此保證若故障發(fā)生在開關主電路時，保護設備仍可提供穩(wěn)定的電源，保證電路穩(wěn)定運行，以此保證即使故障存在，開關仍可正常穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，防止由于線路故障導致保護電源開關控制出現(xiàn)中斷供電或供電波動等問題。若難以保證開關控制正常穩(wěn)定運行，開關拒動現(xiàn)象、開關誤動現(xiàn)象均會引發(fā)越級跳閘。配置持續(xù)后備電源可有效增強保護控制設備的抗電源干擾性，防止因受電磁干擾使開關控制誤動引發(fā)跳閘。

2.5 智能化微機保護設備的應用

現(xiàn)階段，在我國主要的煤礦供電方式為極負荷方式，這就對繼電保護選擇性提出了更高的要求，并對設備的故障感知能力、事故解決能力提出了靈敏性、及時性的要求。當井下供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，繼電保護的任務就是及時解決故障、排除系統(tǒng)難題，將故障進行隔離保證系統(tǒng)網(wǎng)絡順利工作。隨著新型技術的不斷興起，新的ZBT―11型綜合保護器，可依照煤礦井下電網(wǎng)特點，提供不接地的供電應用系統(tǒng)。

通過此綜合保護器可有效監(jiān)督管理煤礦井下的高壓防爆開關的運作狀態(tài)，保證實時監(jiān)控檢查站和調(diào)度站，促進兩者有效連接，進而加速形成煤礦電網(wǎng)安全監(jiān)控系統(tǒng)。ZBT―11型綜合保護器在煤礦井下作業(yè)時，可滿足數(shù)據(jù)接收輸送過程中的各種要求。不僅如此，在接收數(shù)據(jù)中心指令后，檢測站可實施相關遠程保護控制的系列措施。常見的包括：良性微機保護設備的應用可防止越級跳閘情況出現(xiàn)，通過遠程監(jiān)控對線路進行保護。

2.6 智能變電站的應用

智能變電站的組成主要包括智能化一次設備、網(wǎng)絡化二次設備，在隔層、過程層兩級網(wǎng)絡中通過智能設備實現(xiàn)共享數(shù)字信息，相互操作，以此推進網(wǎng)絡化二次功能的實現(xiàn)。智能化變電站的應用優(yōu)勢為操作程序化、便于檢修狀態(tài)、有利于分析電網(wǎng)故障等。智能變電站通過底層互感器、斷路器實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，通過具有兼容性、開放性的網(wǎng)絡化二次功能實現(xiàn)更好地保護。從而能夠更加有效地分析電能質(zhì)量，實現(xiàn)作業(yè)項目的科學控制。在智能化變電站模式的基礎上衍生出防越級跳閘系統(tǒng)，其具有3層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，兩層網(wǎng)絡，有利于一體數(shù)字化作業(yè)模式在地面井下的應用，實現(xiàn)為全礦底層打開共享數(shù)據(jù)的開關。其防越級跳閘作業(yè)的原理主要為：以進出變電站的配置線為主實現(xiàn)差動保護，對故障區(qū)段利用自動化反饋進行判斷。由此可見，在智能變電站中實施防越級跳閘系統(tǒng)主要是在電網(wǎng)智能架構(gòu)的作用下，通過變電站向第三代數(shù)字化結(jié)構(gòu)發(fā)展，保證全礦都可實現(xiàn)信息共享，有效解決防越級短路、無選擇性漏電等問題，實現(xiàn)升級軟件化功能、保護資源與投資、增強電磁兼容性、強化機構(gòu)抗干擾能力等。

結(jié)語

總之，越級跳閘是制約煤礦井下安全供電的一個關鍵要素，倘若出現(xiàn)這種類型的故障，那么就會造成比較大的危害，其中不但有技術上的原因，而且存在人為方面的原因?；诖?，這也給相關技術人員提出了新的要求，希望本文闡述能夠進一步為相關研究提供有效參考。

參考文獻

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