摘要：礦井供電系統(tǒng)是煤礦安全的重要保障，本文從礦井供電系統(tǒng)預防越級跳閘的原理入手，對下峪口煤礦預防越級跳閘實施過程，通過具體案例分析，提出存在的問題，并給出解決問題的辦法，提升煤礦安供電的安全性。

關(guān)鍵詞：煤礦供電系統(tǒng);預防越級跳閘

引言

煤礦井下供電越級跳閘是煤礦井下供電系統(tǒng)的常見事故。越級跳閘不僅會造成井下大面積停電，還會影響正常生產(chǎn)，嚴重時造成井下各掘進工作面風機停運，引起瓦斯積聚。如果越級跳閘引起井下中央變電所進線柜斷路器跳閘，嚴重時將會造成生產(chǎn)系統(tǒng)癱瘓，甚至威脅礦井及人身安全，造成安全事故。為了更有效的應對類似安全事故，下峪口煤礦于2014年對井下供電的7個變電所、84臺高壓開關(guān)的保護器進行整合（電光、濟源、武進），改造電力監(jiān)控、實現(xiàn)集中遠程自動化控制。集中遠程自動化控制改造，是對現(xiàn)有投運的高壓開關(guān)設備保護器改造，通過電腦控制，使其具備電腦一鍵停送。在供電故障狀態(tài)下發(fā)出相關(guān)層級的阻斷信號，降低供電大面積跳閘，以防越級跳閘。進一步降低供電中斷，預防事故擴大蔓延。

1預防越級跳閘

所謂預防越級跳閘是利用6KV高壓開關(guān)之間短路閉鎖信號閉鎖上級開關(guān)電流速斷功能，讓下級開關(guān)速斷跳閘來解決井下高壓供電系統(tǒng)短路越級跳閘問題。由于井下生產(chǎn)環(huán)境變化，設備及電力監(jiān)控配合存在著內(nèi)在和外在問題，現(xiàn)就供電系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的供電越級跳閘事件，保護系統(tǒng)沒有起到相應的作用進行分析和改進。

1.1預防越級跳閘閉鎖控制器特點

為了預防越級跳閘事故，設計中使用預防越級跳閘閉鎖控制器進行處理，其特點如下所示：

⑴ 采用邏輯電路直接控制，省略了計算機比較、通訊時間，避免通訊錯誤引起的故障，反應速度快，可靠性高;

⑵ 閉鎖信號級聯(lián)上傳，每級開關(guān)只閉鎖它的一臺上級開關(guān)，線路簡單、負荷小，一臺開關(guān)拒動，不影響其它開關(guān)的正常閉鎖和解鎖;

⑶ 具有后備保護功能，一級開關(guān)拒動，其上級開關(guān)跳閘保護，確保短路線路被及時切除;

⑷ 開關(guān)實時檢測線路的電流值，根據(jù)有無短路電流出現(xiàn)情況自動閉鎖和解鎖，無需進行整定和調(diào)試;

只要依據(jù)預防越級跳閘閉鎖控制器特點，充分合理運用預防越級跳閘閉鎖控制器，就能降低越級跳閘事故。

1.2預防越級跳閘系統(tǒng)組成

圖1是典型煤礦供電系統(tǒng)防止短路越級跳閘閉鎖示意圖?？刂破魍ㄟ^安全隔離器與高爆開關(guān)內(nèi)的DSB-600B型保護器配合使用，井下變電所每一段供電母線對應安裝一臺（16臺開關(guān)以下）或多臺（每16臺開關(guān)一個）防止越級跳閘閉鎖控制器，組成一個防越級跳閘閉鎖系統(tǒng)。其中DSB-600B的特點如下：

⑴ DSB-600B 型保護器配有專門的防止短路引起越級跳閘設計和電路。保護器速斷功能不設置延時，通過下級開關(guān)短路監(jiān)測閉鎖信號對上級開關(guān)速斷功能閉鎖和上級開關(guān)保護對下級開關(guān)保護速斷后備保護的配合來保證保護的選擇性，既徹底避免發(fā)生短路越級跳閘，又使各級開關(guān)下直接連接線路短路時可以速斷跳閘，不因速斷保護延時使跳閘速度變慢，而且上級開關(guān)保護作為下級開關(guān)的后備保護，即使下級開關(guān)拒動也不會失去速斷保護。

用戶可在“投退選擇”菜單的“功能選擇”子菜單中選擇“越級跳閘投退”。對某一開關(guān)，當用戶選擇“越級跳閘投入”時，若開關(guān)下接供電系統(tǒng)的電流值達到速斷條件，保護器輸出閉鎖控制信號，動作時間為12ms（典型值），同時將記錄保護動作事件“速斷加速”，同時本級開關(guān)起動速斷跳閘;當速斷條件消失時，閉鎖控制信號消失，同時記錄保護動作事件“速斷加速返回”。保護器輸出的閉鎖控制信號用于閉鎖上級開關(guān)的速斷保護功能。

DSB-600B 型保護器收到下級開關(guān)的閉鎖控制信號時，上報“下級閉鎖”，同時閉鎖本級開關(guān)保護裝置的速斷功能，以防止越級跳閘，造成大面積停電事故;同時啟動下級保護速斷后備功能。當閉鎖控制信號消失后，保護裝置將上報“下級閉鎖返回”，同時開放本級開關(guān)保護裝置的速斷保護功能，撤銷下級保護速斷后備功能，自動完成本輪越級跳閘閉鎖功能，等待下次故障產(chǎn)生。

⑵ 在井下各個變電所每段母線上安裝一臺防止越級跳閘閉鎖控制器，各個分開關(guān)的短路閉鎖信號分別送入相對應的閉鎖控制器，閉鎖控制器的輸出信號輸入本段母線相應總開的DSB-600B 型保護器?？傞_下接母線短路閉鎖控制器閉鎖信號和保護器自身的定時限過流信號邏輯與，共同閉鎖總開的跳閘線圈。當任一分開關(guān)下電纜短路時，其保護器輸出短路閉鎖信號，通過閉鎖控制器在閉鎖控制時間到時前閉鎖總開跳閘線圈，使之不能跳閘。若短路的分開因故障不能跳閘，總開在閉鎖控制時間到時后跳閘，作為分開的后備保護。

⑶ 每個變電所每個回路總開的保護器閉鎖信號輸入上一級開關(guān)的智能保護器，閉鎖上一級開關(guān)的跳閘線圈。

⑷ 在井上變電站向井下供電的每臺高壓開關(guān)柜對應安裝一臺防止短路越級閉鎖控制器，通過繼電器閉鎖相應高壓開關(guān)柜的跳閘線圈電源線。當相應變電所總開下接線路短路時，相應總開輸出閉鎖信號，通過閉鎖控制器切斷高壓開關(guān)柜跳閘線圈的電源，使之不能跳閘。閉鎖控制器自身設有定時限延時跳閘保護;當線路短路時，若變電所相應總開及其下分開都有故障，不能切斷短路回路，閉鎖控制器自身的定時限延時到時后接通相應高壓開關(guān)柜跳閘線圈的電源，開關(guān)跳閘，作為下面線路的后備保護。

通過合理的使用DSB-600B型保護器與系統(tǒng)的連接，就能較好的克服預防跳閘問題。其原理如下：在井下變電所內(nèi)，同一條母線上連接的所有分開關(guān)智能保護器輸出短路閉鎖信號到防止短路越級跳閘閉鎖控制器中，經(jīng)短路閉鎖控制器處理，輸出一個閉鎖信號，閉鎖該母線的總開關(guān)，確保同一條母線上任何一個分開關(guān)，下接電路短路時總開關(guān)都得到閉鎖。井下每個變電所只需要向上一級變電所傳送本變電所總開關(guān)的短路閉鎖信號即可，對于兩回路供電線路只需要一根四芯礦用光纜就可以完成變電所之間防止短路越級跳閘級聯(lián)信號傳輸。

2 下峪口煤礦越級跳閘分析與實施

2.1 下峪口煤礦井供電現(xiàn)狀

如圖2所示是下峪口煤礦井供電示意圖。供電流程是立井35KV變電站分別向井下中央變電所、300北翼變電所、風機回路供電。2-3采區(qū)變電所由上述兩個變電所供電。2-1采區(qū)1#通過300北翼變電所供電，風機回路通風供電。300南翼變電所由300北翼變電所供，電風機回路通風供電。2-1采區(qū)2#通過2-1采區(qū)1#并聯(lián)供電。

2.2 下峪口煤礦礦井供電存在的問題分析

雖然安裝了防越級跳閘系統(tǒng)但并沒有起到作用，造成越級跳閘的原因總體來講可能是，一系統(tǒng)所要求的閉鎖條件有沒有達到，二是系統(tǒng)中開關(guān)定值設置是不是合理，有沒達到閉鎖條件。根據(jù)在現(xiàn)場排查等發(fā)現(xiàn)：

井下變電所有些高壓開關(guān)的開閉鎖信號斷開，不能閉鎖其上一級開關(guān)：閉鎖信號中斷的原因有的是光電轉(zhuǎn)換模塊損壞;有的是傳輸線路中斷;更多的保護器問題。

井下中央變電所與地面開關(guān)柜傳輸閉鎖信號的光纜斷開，閉鎖信號中斷，再加上入井柜子速斷沒有延時，導致在出現(xiàn)短路電流時越級跳閘。2-2變電所進線從延伸中變改到+300北翼變電所后，相應的防越級閉鎖信號沒有改過去。2-1采區(qū)兩個變電所由于環(huán)境比較差，經(jīng)歷底鼓變形及相應的拉底后，部分信號電纜拉脫，沒有及時進行處理。井下高壓開關(guān)的定值設置不是很合理。部分閉鎖控制器信號板出現(xiàn)問題。

2.3 下峪口煤礦礦井供電解決辦法實施

經(jīng)過上述分析和實際排查提供如下解決辦法：

⑴ 逐個變電所排查解決發(fā)現(xiàn)的問題：更換老舊保護器及損壞的相應配件;恢復中斷的閉鎖信號;對高開進行檢修維護，及時處理發(fā)現(xiàn)問題;

⑵ 敷設2-2變電所至+300北翼變電所的閉鎖信號光纜;

⑶ 恢復延伸中變到地面35KV變電所的閉鎖信號光纜;

⑷ 完善保護整定，優(yōu)化煤礦地面與井下的配合方案，在滿足保護可靠系數(shù)的條件下，地面可適當放大速斷保護定值，在滿足設備運行的前提下，井下盡量縮小速斷保護定值，并且保證保護配合不存在死區(qū)，逐級的保護整定按實際情況進行降級整定，正確的整定是預防越級跳閘的另一個有效手段。

3 結(jié)語

煤礦安全供電無小事，特別是供電系統(tǒng)，它直接關(guān)系到井下安全。不論是動力采煤、還是安全通風，關(guān)系到整個生產(chǎn)安全，礦井供電系統(tǒng)是煤礦安全的重要保障，做好預防越級跳閘及實施過程維護、問題處理等，確保礦井安全供電。

參考文獻：

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[2]探討煤礦機電設備安全管理方略[J].中小企業(yè)管理與科技。

[3]煤礦機電設備安全管理問題分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（12）.

作者簡介：高海瑞，男，生于1986年，畢業(yè)于山東勝利職業(yè)學院數(shù)控技術(shù)專業(yè)，大專學歷，現(xiàn)任韓城礦業(yè)有限公司生產(chǎn)服務中心安全質(zhì)量部副部長。