喬振峰

摘 要：越級跳閘是煤礦供電系統(tǒng)中的常見問題。根據(jù)這一問題的規(guī)律性總結(jié)經(jīng)驗，是解決越級跳閘問題的主要措施。本文主要從煤礦供電系統(tǒng)越級跳閘現(xiàn)象的產(chǎn)生原因入手，對煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)及應(yīng)用措施進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：煤礦供電系統(tǒng) 越級跳閘 通訊保護(hù)技術(shù) 光纖縱差保護(hù)技術(shù)

前 言

煤礦開采具有一定的危險性。煤礦供電系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性是煤炭開采活動的重要影響因素。煤礦礦井中應(yīng)用有大量的機(jī)械設(shè)備，由于煤礦開采區(qū)域多位于地下，在潮濕陰暗的環(huán)境下，電氣設(shè)備及供電線路短路現(xiàn)象不僅會影響煤礦的正常開采，也會給礦工的生命安全帶來一定的威脅。對煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)進(jìn)行探究，可以為礦山安全生產(chǎn)提供保障。

1.煤礦供電系統(tǒng)越級跳閘現(xiàn)象的產(chǎn)生原因

1.1保護(hù)裝置的故障問題

保護(hù)控制裝置是供電系統(tǒng)正常運(yùn)行的保障因素。它可以讓供電系統(tǒng)的安全性得到提升。針對其在煤礦安全生產(chǎn)領(lǐng)域所發(fā)揮的重要作用，煤礦企業(yè)需要選用適宜的保護(hù)控制裝置，以便為礦山開采活動的正常進(jìn)行提供保障[1]。煤礦開采環(huán)境的特殊性對供電系統(tǒng)保護(hù)控制裝置的應(yīng)用性能具有較為嚴(yán)格的要求，如保護(hù)裝置需要具備對煤礦開采過程與設(shè)備存在的安全隱患進(jìn)行告警的能力。可以說，適用于煤礦環(huán)境的保護(hù)裝置需要具備靈敏度高的特點。在應(yīng)用于礦山環(huán)境以后，保護(hù)裝置出現(xiàn)的運(yùn)行速度慢、誤差過大的問題會嚴(yán)重影響這一設(shè)備的靈敏度，故而保護(hù)裝置未能及時發(fā)揮警報提醒功能的問題會導(dǎo)致越級跳閘現(xiàn)象的出現(xiàn)。

1.2開關(guān)控制電源問題

礦井是煤礦的生產(chǎn)區(qū)域。瓦斯是礦井中常見的一種特殊氣體。瓦斯具有一定的危險性，礦井中出現(xiàn)的漏電事故會引發(fā)嚴(yán)重的瓦斯爆炸事故。為避免因漏電故障而導(dǎo)致的煤礦生產(chǎn)事故。煤礦企業(yè)會將防爆開關(guān)應(yīng)用于煤礦供電系統(tǒng)之中，并要為防爆開關(guān)的配套電源系統(tǒng)與后備電源系統(tǒng)進(jìn)行完善。根據(jù)煤礦供電系統(tǒng)的實際情況，防爆開關(guān)多應(yīng)用與主線電路周邊區(qū)域，主線路出現(xiàn)的故障問題會給防爆開關(guān)控制電路的正常運(yùn)行帶來不利的影響，在防爆開關(guān)控制電路運(yùn)行問題的影響下，保護(hù)裝置運(yùn)行問題也會引發(fā)越級跳閘現(xiàn)象。

1.3繼電保護(hù)問題

電壓警戒線也是煤礦供電系統(tǒng)的重要組成部分。在煤礦供電系統(tǒng)出現(xiàn)電量負(fù)載現(xiàn)象以后，電壓警戒線會在第一時間切斷電源，進(jìn)而引發(fā)供電系統(tǒng)越級跳閘現(xiàn)象。一般情況下，電壓警戒線自行切斷電源而導(dǎo)致的越級跳閘現(xiàn)象具有保障電力設(shè)備正常運(yùn)行，保護(hù)礦工生命安全的作用，但是由于礦井內(nèi)部空間相對有限，一些煤礦企業(yè)往往會在礦井中應(yīng)用以短線路為主的供電系統(tǒng)方式。在基于短線路的供電系統(tǒng)方式應(yīng)用于煤礦供電系統(tǒng)以后，傳統(tǒng)的三段式過流保護(hù)裝置并不能在電路系統(tǒng)保護(hù)過程中發(fā)揮自身作用。在過流保護(hù)裝置無法滿足煤礦供電系統(tǒng)實際需求的情況下，過流時間差也會成為第越級跳閘現(xiàn)象的誘發(fā)因素。

1.4電壓問題

礦山開采工作具有一定的復(fù)雜性，應(yīng)用于煤炭開采的機(jī)械設(shè)備也具有著多樣化的特點。根據(jù)煤礦的設(shè)計開采情況，機(jī)械操作人員在煤礦開采初期，需要同時啟動多種機(jī)械設(shè)備，設(shè)備啟動過程易導(dǎo)致電壓不穩(wěn)定問題的出現(xiàn)。電壓在外界環(huán)境因素影響下出現(xiàn)的波動問題也會給煤礦供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來不利的影響，如電壓瞬間波動時出現(xiàn)的保護(hù)開關(guān)自動啟動問題引發(fā)越級跳閘，并給煤礦的正常生產(chǎn)帶來不利影響。

1.5煤礦礦井內(nèi)部因素的影響

根據(jù)前文論述，煤礦礦井的內(nèi)部環(huán)境較為惡劣，空間范圍較為狹窄。潮濕的地下環(huán)境會直接影響供電系統(tǒng)中的電力設(shè)施的正常運(yùn)行。變頻器在電力設(shè)備影響下產(chǎn)生的不良運(yùn)行現(xiàn)象與保護(hù)設(shè)備在諧波干擾下出現(xiàn)的錯誤操作也會導(dǎo)致越級跳閘故障的出現(xiàn)。

2.煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)的內(nèi)容與應(yīng)用

2.1通訊保護(hù)技術(shù)及應(yīng)用

通訊保護(hù)技術(shù)在煤礦開采過程中發(fā)揮著重要的作用。它不僅僅是井下人員與地面人員之間的溝通工具，也是監(jiān)控煤礦供電系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦供電系統(tǒng)的智能化水平有所提升?，F(xiàn)階段智能保護(hù)器已經(jīng)開始在煤礦供電系統(tǒng)通訊保護(hù)技術(shù)中得到了應(yīng)用。為保證煤礦開采工作的有效進(jìn)行，應(yīng)用于礦井內(nèi)部的智能保護(hù)器需要在監(jiān)控主機(jī)的監(jiān)控下進(jìn)行工作，并要在監(jiān)控煤礦供電系統(tǒng)的同時，掌握各個開關(guān)之間的信息。在煤礦供電系統(tǒng)中的某一開關(guān)智能保護(hù)器產(chǎn)生數(shù)據(jù)偏差以后，監(jiān)控之際需要對相關(guān)信息進(jìn)行快速提取，并要在對偏差數(shù)據(jù)與正常開關(guān)定值進(jìn)行比較分析的方式，確定短路故障的產(chǎn)生區(qū)域，發(fā)布控制短路線路的指令，以避免越級跳閘現(xiàn)象的出現(xiàn)。為保證通訊質(zhì)量，相關(guān)人員需要充分關(guān)注保護(hù)器的選取[2]。

2.2光纖縱差保護(hù)技術(shù)與應(yīng)用

光纖縱差保護(hù)技術(shù)是差動保護(hù)技術(shù)的重要組成部分，具有實用性強(qiáng)的特點。其在煤礦供電系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。光纖縱差保護(hù)器在這一技術(shù)應(yīng)用過程中發(fā)揮著重要的作用。在應(yīng)用于煤礦供電系統(tǒng)以后，它可以以電氣量為依托，生成相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并利用光纖傳輸作用實現(xiàn)雙側(cè)通訊。通過對這一技術(shù)與一般差動保護(hù)模式進(jìn)行分析，這一技術(shù)可以在改變兩側(cè)電流差比較形式的基礎(chǔ)上，形成差流回路。以信息傳輸?shù)闹饕€路是這一技術(shù)在供電系統(tǒng)中的主要保護(hù)區(qū)域。在通信故障問題產(chǎn)生以后，光纖縱差保護(hù)技術(shù)可以快速實現(xiàn)電流速斷保護(hù)。光纖縱差保護(hù)器可以根據(jù)上下兩級開關(guān)電流差，發(fā)揮自身的保護(hù)效果。如在上下級開關(guān)電流差異較小的情況下，供電電路處于正常運(yùn)行的狀態(tài)；假設(shè)上級開關(guān)電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過下級開關(guān)電流，此時供電線路出現(xiàn)短路的可能性相對較大。在短路現(xiàn)象出現(xiàn)以后，光纖縱差保護(hù)裝置可以在通過斷開上級開關(guān)的方式，切斷短路路線。

2.3分站集中控制防越級跳閘技術(shù)與應(yīng)用

受歷史原因及專業(yè)限制的影響，井下供電設(shè)備的供電標(biāo)準(zhǔn)往往落后于井上設(shè)備的供電標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)階段井上設(shè)備在保護(hù)性能、通訊、電磁兼容能力等方面具有一系列完善的技術(shù)指標(biāo)，但是井下設(shè)備的微機(jī)保護(hù)功能、通訊協(xié)議、接口方式和電容兼容能力仍有待提升，分站集中控制防越級跳閘技術(shù)的應(yīng)用，是提升井下設(shè)備供電標(biāo)準(zhǔn)，為煤礦供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供保障的重要措施。

在分站集中控制技術(shù)應(yīng)用于煤礦供電系統(tǒng)以后，供電系統(tǒng)中需要包含與防越級跳閘開關(guān)相聯(lián)系的分站設(shè)備。此時在煤礦供電系統(tǒng)短路故障產(chǎn)生以后，防越級跳閘開關(guān)可以在檢測故障信息以后，將故障信息傳送至分站，分站會在分析檢測數(shù)據(jù)以后確定故障的產(chǎn)生類型，并根據(jù)故障類型，確定有針對性的故障處理措施。根據(jù)此種控制技術(shù)的實際應(yīng)用情況，分站集中控制技術(shù)對防越級跳閘開關(guān)與主站之間的聯(lián)系具有較為嚴(yán)格的要求，信息通訊的及時性與通暢性是這一技術(shù)的實效性的重要影響因素。在通信系統(tǒng)難以穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，通信故障所導(dǎo)致的故障判斷失誤問題會嚴(yán)重影響防越級跳閘功能的實現(xiàn)。

2.4信息化防越級跳閘保護(hù)系統(tǒng)

信息化防越級跳閘保護(hù)系統(tǒng)建立在數(shù)字化變電站技術(shù)的基礎(chǔ)之上。它可以利用大容量的處理基礎(chǔ)與秒級同步采樣專利技術(shù)替代傳統(tǒng)的速斷過流保護(hù)方式。高速光纖通信網(wǎng)絡(luò)在信息化防越級跳閘保護(hù)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。以煤礦供電系統(tǒng)為例，在線路保護(hù)過程中，這一保護(hù)系統(tǒng)可以發(fā)揮出預(yù)計全站故障的能力，也具有對漏電保護(hù)進(jìn)行集中選線的能力。如果煤礦企業(yè)需要對這一系統(tǒng)進(jìn)行升級，企業(yè)可以通過將新設(shè)備接入通信網(wǎng)絡(luò)的方式完成升級。煤礦專用智能保護(hù)器是信息化防越級跳閘保護(hù)系統(tǒng)中不可缺少的元件。一般情況下，此種設(shè)備多應(yīng)用于配電所高壓防爆配電開關(guān)之中，它可以對一定范圍內(nèi)的開入量及模擬量等信息進(jìn)行數(shù)字化處理，也可以借助傳輸接口，將上述信息傳輸至集成保護(hù)測控主機(jī)之中[3]。集中保護(hù)測控主機(jī)在接受相關(guān)信息以后，可以在第一時間發(fā)布跳閘的控制指令。

信息化防越級跳閘保護(hù)系統(tǒng)中應(yīng)用有較為先進(jìn)的數(shù)字化變電站技術(shù)，它可以在解決供電系統(tǒng)越級跳閘問題的同時，為電力保護(hù)系統(tǒng)的雙重化配置提供幫助。相比于傳統(tǒng)的防越級跳閘保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有較為良好的保護(hù)性能，也具有著動作區(qū)域固定化的特點。在開關(guān)出現(xiàn)失靈現(xiàn)象以后，系統(tǒng)可以通過開機(jī)上一級后備保護(hù)的方式，切斷故障。除此以外，這一技術(shù)也可以發(fā)揮出降低系統(tǒng)保護(hù)運(yùn)行時間的作用，如傳統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)運(yùn)行時間約為35min；信息化保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行時間約為25min。

結(jié) 語

在避免越級跳閘現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，為煤礦供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供保障，是煤礦開采活動順利進(jìn)行的保障因素。根據(jù)企業(yè)實際情況，選擇合理的防越級跳閘技術(shù)，可以為供電系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王光生，韓剛，蔡圣茂，閆東，閻福勇，劉祥勇.南屯煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)的研究及應(yīng)用[J].煤礦機(jī)電，2018（02）：54-57.

[2] 李義安.防越級跳閘技術(shù)在煤礦供電系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2016（08）：134-136.

[3] 張世永.煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)淺談[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014（06）：138.