王一強

摘 要：煤炭是我國社會和經(jīng)濟發(fā)展重要的資源，而煤炭資源主要儲藏在較深的地質結構，需要通過井下作業(yè)的方式進行挖掘。在井下進行煤炭挖掘作業(yè)時，由于特殊復雜的地質環(huán)境，會提升井下電路系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率，尤其是短路越級跳閘問題，一旦出現(xiàn)該問題，不僅會嚴重影響井下挖掘作業(yè)正常進行，而且還會使煤礦企業(yè)受到較大的經(jīng)濟損失。本文圍繞礦井供電防止短路越級跳閘問題展開討論，針對存在的電力問題實施解決措施，為煤礦企業(yè)井下作業(yè)提供參考依據(jù)。

關鍵詞：煤礦供電;越級跳閘;研究

在煤礦企業(yè)井下作業(yè)過程中，需要安全、穩(wěn)定的電力系統(tǒng)，保障井下煤炭挖掘作業(yè)順利的進行。尤其是進入到高度機械化的生產(chǎn)模式中，煤礦井下作業(yè)會使用到諸多的自動化設備，借助自動化設備完成大規(guī)模、高難度的煤炭挖掘工作。煤礦企業(yè)需要根據(jù)井下作業(yè)環(huán)境，對使用的機械設備進行綜合考慮，并以此為基礎配置高壓供電系統(tǒng)，有助于安全高效的進行井下作業(yè)。但是，受到供電系統(tǒng)出現(xiàn)的短路越級跳閘問題的影響，極易引發(fā)井下出現(xiàn)爆炸事故，所以對電路存在的安全隱患進行分析，并實施預防措施，才能從根本上防止安全事故的發(fā)生。

1 煤礦供電現(xiàn)狀概論

在煤礦井下作業(yè)過程中，隨著作業(yè)深度的增加，需要使用到較長的供電線纜，受到井下惡劣環(huán)境以及工作人員不正確的操作，導致線纜出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象，并且在與機械設備完成連接后，設備進入到工作狀態(tài)，產(chǎn)生的諧振現(xiàn)象會使電路出現(xiàn)短路情況，此時線纜和設備產(chǎn)生的點火花，會引發(fā)瓦斯和煤塵的混合物出現(xiàn)爆炸情況。

目前，井下供電系統(tǒng)是由多個網(wǎng)絡共同組成，其中短電線分級連接方式是組成網(wǎng)絡的基礎，整個供電網(wǎng)絡采用線路級聯(lián)的方式進行供電。在該中連接方式以及供電方式下，線路在出現(xiàn)斷路問題時，系統(tǒng)會出現(xiàn)0秒的延時情況，在最短的時間內會啟動防爆開關，防爆開關一旦開啟，系統(tǒng)受到微機發(fā)出的指令完成跳閘動作，此時井下運行的設備以及供電系統(tǒng)會進入到停電的狀態(tài)。井下進入到停電狀態(tài)，不僅會影響到煤炭挖掘作業(yè)的正常井下，還會使井下通風設備停止工作，從而使井下的瓦斯?jié)舛炔粩嗌?，嚴重威脅工作人員的生命安全。

2 煤炭供電越級跳閘原因分析

2.1 繼電保護故障

現(xiàn)階段許多煤礦井下在作業(yè)過程中，都會使用短線路的連接方式組建供電系統(tǒng)，而短線路使用的電纜長度會小于五千米，并且兩端不會出現(xiàn)較大的電流差，一旦電路出現(xiàn)安全故障，無法通過電流差的變化確定出現(xiàn)故障的位置。此外，井下供電系統(tǒng)會采用分段延時的跳閘保護方式，若在線路內設置較多的級別，受到延時的影響，需要不斷累積延時時間，會影響到電路的開關時間，若出現(xiàn)過流的情況，開關會進入到跳閘保護狀態(tài)，從而出現(xiàn)越級跳閘的現(xiàn)象，此時繼電保護裝置無法展現(xiàn)出良好的保護性能，導致繼電保護裝置出現(xiàn)故障。

在電路內出現(xiàn)短路情況時，或者電路內存在較小的電阻以及較大的電流時，上級受到下級較大電流的影響，上級開關無法承載過大電流的荷載，進而會引發(fā)更上一級開關出現(xiàn)跳閘情況。

2.2 電源開關故障

許多井下作業(yè)出現(xiàn)越級跳閘現(xiàn)象時，主電路電源成為保護裝置的電源，而井下電路未能配置防爆電源和后備電源，一旦電路出現(xiàn)短路情況，開關主電路無法維持在工作狀態(tài)下，導致保護裝置未能對開關發(fā)揮保護作用，此刻電源開關會越級跳閘情況。

2.3 保護設備性能差

煤礦井下進入到運行狀態(tài)，需要較多的保護設備，承擔井下電路的保護工作。但是，由于煤礦企業(yè)重視經(jīng)濟效益，未能對井下配置完善的保護設備，導致供電系統(tǒng)存在較多的安全隱患。即便配置保護設備，但是由于保護設備性能較差，極易引發(fā)越級跳閘現(xiàn)象。保護設備存在性能差的主要原因，體現(xiàn)在以下幾個方面：一，缺乏較高的檢測精度;二，缺乏故障判斷的靈敏度;三，較慢的CPU運算速度;四，較長的反應時間。此外，在為電力系統(tǒng)配置保護設備時，井下缺乏完善的硬件設施，并且軟件不具備自檢以及自閉性能，電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障無法判定準確的位置以及引發(fā)因素，一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路情況，極易引發(fā)越級跳閘現(xiàn)象。

2.4 電源開關質量問題

由于缺乏統(tǒng)一的質量標準，無法對井下的電源開關質量進行檢測，而且受到機械設備運行狀態(tài)、傳動方式以及其它外因的影響，都會破壞開關的性能，一旦開關未能在規(guī)定的時間內進入到運行狀態(tài)，導致電力系統(tǒng)出現(xiàn)越級跳閘的情況。

2.5 漏電保護缺乏選擇性

在井下電力系統(tǒng)運行過程中，為防止出現(xiàn)漏電情況，都會為電力系統(tǒng)配置高阻抗接地系統(tǒng)和不接地系統(tǒng)，而上述兩種接地系統(tǒng)，無法對線路出現(xiàn)的接地漏電情況進行區(qū)分，導致系統(tǒng)出現(xiàn)漏電后，漏電保護系統(tǒng)未能發(fā)揮保護作用，致使電力系統(tǒng)出現(xiàn)越級跳閘現(xiàn)象。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》457條規(guī)定，在井下組建高壓電網(wǎng)，應嚴格按照單相接地電容要求，將電流控制在20以下，并在電網(wǎng)內配置完善的補償性保護裝置。

3 煤礦供電防止短路越級跳閘策略

3.1 越級跳閘保護系統(tǒng)的數(shù)字化發(fā)展

在數(shù)字化變電系統(tǒng)發(fā)展過程中，將光纖網(wǎng)絡通訊與該系統(tǒng)進行融合，可為電力系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)建立共享平臺，集成保護裝置借助平臺發(fā)展成數(shù)字化保護系統(tǒng)，既能劃分系統(tǒng)，讓系統(tǒng)內每個劃分區(qū)域產(chǎn)生的開關量和模擬量，通過基礎檢測控制裝置，將產(chǎn)生的保護數(shù)據(jù)傳輸至控制室，還能對系統(tǒng)內產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行保護，為系統(tǒng)構建多端聯(lián)絡線縱差結構。

按照保護系統(tǒng)數(shù)字化發(fā)展趨勢，需要將電力系統(tǒng)內多端線路覆蓋區(qū)域，組建成具有整體性特征的節(jié)點，通過數(shù)字化系統(tǒng)可對節(jié)點內存在的安全隱患進行分析，在分析時準確判定安全隱患的位置，以便在線路出現(xiàn)故障時，節(jié)點內的其它線路仍能保持在工作狀態(tài)，從而防止出現(xiàn)越級跳閘的情況。

3.2 防止越級跳閘的應用方案

在常規(guī)計算機保護方案的基礎上，增加全數(shù)字化的系統(tǒng)方案，可廣泛的應用在新建煤礦中，并在井下借助全數(shù)字化系統(tǒng)方案，既能提升電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的能力，還能極大的緩解作業(yè)人員的勞動強度，真正體現(xiàn)出人性化的管理效益。在老舊井下改造作業(yè)中，采用常規(guī)計算機保護方案，有效提升供電系統(tǒng)的性能，包括連續(xù)性和安全性。而借助數(shù)字化保護方案，在井下配置智能保護器，可針對井下線路中出現(xiàn)的短路故障引發(fā)的越級跳閘情況，實施有效的預防措施，防止越級跳閘情況影響到電路的正常使用。借助光纖通訊設備，通過信息技術收集整理電路中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，由通訊設備快速發(fā)出指令，保證變電站中集成保護監(jiān)控裝置發(fā)揮保護功能，同時還能對數(shù)據(jù)進行實時的共享。

4 結語

綜上所述，在煤礦企業(yè)井下作業(yè)過程中，電路中出現(xiàn)的越級跳閘現(xiàn)象，應成為煤礦企業(yè)重點關注的問題，工作人員應對引發(fā)跳閘的因素進行分析，同時針對現(xiàn)有的保護裝置進行全面的檢測，并依托數(shù)字化信息技術，圍繞電力系統(tǒng)構建數(shù)字化安全穩(wěn)定的供電網(wǎng)絡，從而避免供電系統(tǒng)由于繼電保護裝置、電源開關質量差以及保護裝置性能差等引發(fā)的越級跳閘現(xiàn)象，以便提升井下供電系統(tǒng)的安全運行能力。

參考文獻

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