李海光

（山西臨縣華燁煤業(yè)有限公司，山西 呂梁 033000）

0 引 言

一般情況，煤礦作業(yè)都是在井下進(jìn)行，井下工作環(huán)境惡劣，工作空間窄小，操作人員對(duì)電纜的使用方法不正確，供電時(shí)變頻器、軟啟動(dòng)器等機(jī)電設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，因此其在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候會(huì)因?yàn)楣舱襁^電壓造成電纜短路，致使電纜著火，供電系統(tǒng)頻繁的出現(xiàn)高壓短路問題?，F(xiàn)階段，無論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外大部分的煤礦供電系統(tǒng)都是選用輻射狀電源級(jí)聯(lián)模式。此模式線路之間的間隔比較短，井下防爆開關(guān)微機(jī)保護(hù)不能進(jìn)行跳閘，造成井上的變電站斷路器的動(dòng)作反應(yīng)時(shí)間比井下斷路器分閘時(shí)間短，以至于難以辨別出井下故障。當(dāng)井上的斷路器出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象的時(shí)候，井下的電源全部跳閘，從而造成繼電器間的壓力損失，井下大面積的停電，直接影響了生產(chǎn)進(jìn)度及工作人員的安全，也不同程度的影響了通風(fēng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，導(dǎo)致有害氣體的聚集。所以，解決井下越級(jí)跳閘的情況非常有必要。

1 對(duì)防越級(jí)跳閘技術(shù)的分析

當(dāng)?shù)V井供電系統(tǒng)出現(xiàn)多級(jí)開關(guān)一起跳閘，則導(dǎo)致煤礦大規(guī)模的斷電，影響井下的生產(chǎn)進(jìn)度及工作人員的人身安全。所以，防止越級(jí)跳閘很有必要。其中線路短、諧波及電磁干擾嚴(yán)重、漏電保護(hù)措施差、阻抗值較小等都是出現(xiàn)越級(jí)跳閘的因素。

目前解決越級(jí)跳閘的方法有：

1）縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)技術(shù)是用電纜或者光纖縱向?qū)⒕€路兩端的保護(hù)裝置連起來，當(dāng)出現(xiàn)短路現(xiàn)象時(shí)，通過對(duì)比兩端的電流和相位，系統(tǒng)則能夠很快的找出故障區(qū)域，然后在離故障區(qū)域最近的地方跳閘，防止了越級(jí)跳閘。此技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生的效果較好，改進(jìn)的工作量較小，對(duì)于新建的煤礦以及舊開關(guān)的改進(jìn)很適用。缺點(diǎn)是不能保護(hù)母線所出現(xiàn)的故障；

2）通信級(jí)聯(lián)閉鎖技術(shù)是結(jié)合了差動(dòng)保護(hù)原理和網(wǎng)絡(luò)閉鎖原理，出現(xiàn)短路故障時(shí)，短路地方的下一級(jí)從站還不能夠檢查出故障信號(hào)，檢查故障信號(hào)的保護(hù)裝置出現(xiàn)推遲開啟，則對(duì)上一級(jí)主站的故障信號(hào)進(jìn)行封閉。如果沒接收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)，閉鎖信號(hào)將在延時(shí)過后自動(dòng)解除，然后本級(jí)跳閘。此方法的優(yōu)點(diǎn)是通過和高速通信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，能夠有效防止越級(jí)跳閘。此方法的缺點(diǎn)是改進(jìn)的工作量較大，而且每一級(jí)的保護(hù)裝置都具有延時(shí)的作用，導(dǎo)致無法快速進(jìn)行選擇。

3）通過GOOSE的防越級(jí)跳閘技術(shù)與上一個(gè)技術(shù)的原理相似。由于GOOSE通信系統(tǒng)不通過會(huì)話層、傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層，所以信息傳送的速度很快。此方法的優(yōu)點(diǎn)是信息傳送的速度較快，能夠很快的把故障切斷，有效的防止了由于故障處理延時(shí)使得事故的發(fā)生。第三種方法比前兩種方法的結(jié)構(gòu)組成更加簡(jiǎn)單，實(shí)效性更強(qiáng)以及能夠更精準(zhǔn)的選擇出故障發(fā)生地，適用與智能變電站的建造。但是其缺點(diǎn)是需要更換礦井下全部開關(guān)的保護(hù)裝置，工作量太大。綜上所述，可以根據(jù)自己的情況選擇合適的技術(shù)。

2 對(duì)礦井供電系統(tǒng)出現(xiàn)越級(jí)跳閘的原因進(jìn)行分析

在我國(guó)礦井供電系統(tǒng)出現(xiàn)問題的原因之一是高壓保護(hù)裝置不夠健全，造成供電系統(tǒng)不能完全被保護(hù)，容易保護(hù)失效，使得供電系統(tǒng)不能夠正常運(yùn)行。出現(xiàn)這種情況時(shí)，礦井供電系統(tǒng)的上一級(jí)的保護(hù)設(shè)備將自動(dòng)開啟，此現(xiàn)象就是越級(jí)跳閘的關(guān)鍵因素。下面是對(duì)某礦井供電系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的原因分析。

2.1 保護(hù)控制裝置本身出現(xiàn)問題

礦井供電系統(tǒng)的安全性是通過保護(hù)控制裝置來控制的，是供電系統(tǒng)能正常工作必不可少的設(shè)備。對(duì)一個(gè)煤礦來說適合本礦情況的保護(hù)控制裝置是至關(guān)重要的，合適的保護(hù)裝置還能提高其性能，以此來滿足煤礦中有關(guān)保護(hù)控制裝置的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。假使因?yàn)楸Ｗo(hù)控制裝置本身的原因造成不能立即判斷出出現(xiàn)問題，沒有即使報(bào)警，或是誤判了問題的發(fā)生，都會(huì)造成越級(jí)跳閘情況的發(fā)生。

2.2 繼電保護(hù)出現(xiàn)問題

所有電力系統(tǒng)中的機(jī)器都會(huì)設(shè)定一個(gè)電壓警戒線，當(dāng)電力出現(xiàn)負(fù)載的情況時(shí)，電力系統(tǒng)會(huì)跳閘，以此來確保機(jī)器及其人員的安全。由于井下的工作空間狹小，所以大部分的煤礦都選擇短線路的供電方案。其中在礦井供電系統(tǒng)受保護(hù)時(shí)，過流保護(hù)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)時(shí)間差的情況，此情況會(huì)造成供電系統(tǒng)的越級(jí)跳閘。

2.3 防爆開關(guān)出現(xiàn)問題

對(duì)于煤礦生產(chǎn)來說，瓦斯爆炸是生產(chǎn)過程中最怕發(fā)生的，瓦斯爆炸不僅會(huì)影響生產(chǎn)進(jìn)度，而且直接威脅著井下工人的生命安全。所以，大部分煤礦上都會(huì)安裝防爆開關(guān)。其中在防爆開關(guān)外還應(yīng)該安裝一塊專用電源及備用的電源。主開關(guān)及主電路主線上連接著防爆開關(guān)，假使防爆開關(guān)受到破損，則直接會(huì)影響到控制電路，這也會(huì)造成礦井供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘。

3 對(duì)礦井供電系統(tǒng)防越級(jí)跳閘技術(shù)的分析

一般情況，控制礦井供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘的技術(shù)有：電氣閉鎖防越級(jí)跳閘技術(shù)、分散集中控制防越級(jí)跳閘技術(shù)、基于全網(wǎng)數(shù)據(jù)共享的數(shù)字化變電站防越級(jí)跳閘技術(shù)及基于縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的防越級(jí)跳閘技術(shù)。

3.1 電氣閉鎖技術(shù)

由于煤礦井下的環(huán)境惡劣、復(fù)雜，電纜設(shè)備的閉鎖信號(hào)遠(yuǎn)距離輸送較為困難，造成電氣閉鎖防越級(jí)跳閘方法在預(yù)防礦井供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘故障的時(shí)候，出現(xiàn)誤跳以及拒動(dòng)的現(xiàn)象，難以較好的將電氣閉鎖防越級(jí)方法在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。而且此方法在電氣閉鎖情況下還需整理雜亂的電纜線路，還要注意每根電纜線間的連接方法，更加加大了難度。電氣閉鎖防越級(jí)跳閘技術(shù)在電力變電站供電系統(tǒng)中的電源線路采用的是雙回路設(shè)計(jì)，這樣在正常運(yùn)行或是檢修時(shí)都能夠?qū)㈤_關(guān)在兩條線間進(jìn)行串聯(lián)或是并聯(lián)。此方法使得電纜線路連接與實(shí)際的設(shè)計(jì)方案變得更為復(fù)雜，增加了難度。電氣閉鎖的不足之處是自檢信息不夠完善，所以在正常工作下閉鎖器或電纜線路常出現(xiàn)問題，并且不能立即發(fā)現(xiàn)，以至于造成安全隱患。同時(shí)也增加了電纜線路檢修和維護(hù)的難度，這也是電氣閉鎖技術(shù)不能立即防止礦井供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘的主要因素所在。

3.2 礦井集中控制技術(shù)

分站設(shè)備是分站集中控制方法的關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)，工作的過程中至少安裝一臺(tái)分站設(shè)備，且安裝的分站設(shè)備需與井下綜采面的其他防越級(jí)跳閘開關(guān)具有較好的通信聯(lián)系，以此來預(yù)防及控制礦井供電系統(tǒng)中越級(jí)跳閘情況。假如井下的某處線路發(fā)生了短路問題時(shí)，防越級(jí)跳閘開關(guān)能立即檢測(cè)到并作出反應(yīng)，并且將故障信號(hào)傳送到分站，分站在將此信號(hào)通過預(yù)先設(shè)置好的供電網(wǎng)絡(luò)關(guān)系進(jìn)行辨別，然后找出離出現(xiàn)故障最近地方的開關(guān)，分站對(duì)其發(fā)出指令，使得開關(guān)跳閘，達(dá)到對(duì)供電系統(tǒng)中類似故障的預(yù)防及控制。在實(shí)際的運(yùn)行中，對(duì)此技術(shù)的通信系統(tǒng)要求比較高，如果通信出現(xiàn)故障，分站則不能立即做出響應(yīng)，因此造成礦井供電系統(tǒng)的安全。

3.3 基于全網(wǎng)數(shù)據(jù)共享的數(shù)字化變電站技術(shù)

一些煤礦使用基于全網(wǎng)數(shù)據(jù)共享的數(shù)字化變電站方法，但是實(shí)際應(yīng)用中此方法并不特別好。其中關(guān)鍵設(shè)備是光纖數(shù)字通信接口，礦井的保護(hù)器通過光纖把電氣信息傳輸?shù)綌?shù)字變電站，以此來合并單元結(jié)構(gòu)部分，并且分析所收集的各個(gè)線路的信息，然后由數(shù)字化變電站合并單元對(duì)問題進(jìn)行處理，以此來控制礦井供電系統(tǒng)的越級(jí)跳閘問題。此技術(shù)是可以減少變電站內(nèi)部大量電纜線路的連接，但是對(duì)防越級(jí)跳閘情況的作用不明顯。

3.4 基于縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的防越級(jí)跳閘技術(shù)

基于縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的防越級(jí)跳閘技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)越級(jí)跳閘技術(shù)的改良，主要是通過光纖通信信道進(jìn)行輸電線路兩端信息的傳遞，以此來保護(hù)輸電線路，基于基爾霍夫電流定律，及時(shí)的判別出故障所發(fā)生的地方，這是此項(xiàng)技術(shù)的亮點(diǎn)之處，且還能夠有效的控制保護(hù)動(dòng)作，是目前最成熟的技術(shù)，已經(jīng)得到了廣泛的推廣及應(yīng)用。

4 結(jié) 語

礦井供電系統(tǒng)對(duì)于煤礦生產(chǎn)具有重要的意義。因此為了防止越級(jí)跳閘問題的發(fā)生，應(yīng)該對(duì)傳統(tǒng)的防越級(jí)跳閘保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行改。對(duì)于不同的煤礦來說，應(yīng)該選用一個(gè)適合本礦生產(chǎn)的防越級(jí)跳閘技術(shù)，以此確保礦井電力系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。