胡世珂，彭 宇

（西山煤電電力公司，太原 030053）

0 引言

供電系統(tǒng)是礦井安全生產的基礎，隨著采煤工作面向下延伸，礦井供電距離延長，供電級數多，關系復雜，繼電保護定值計算難度大，越級跳閘現象時有發(fā)生，威脅礦井安全生產[1]。因此，分析越級跳閘發(fā)生的原因顯得尤為重要。目前行業(yè)內已經有一些針對越級跳閘事故的應對辦法和先進設備，也起到了一定的保護效果，但是防越級跳閘保護裝置在安裝過程中，一些細節(jié)性的問題往往遭到忽略，如果不去避免，防越級跳閘系統(tǒng)在安裝使用后會逐漸暴露一些如信號采集、定值設定、產品壽命等方面的問題，這些微小的問題甚至會放大造成防越級跳閘系統(tǒng)失效乃至引發(fā)供電事故，所以安裝防越級跳閘系統(tǒng)的過程值得引起重視。本文對越級跳閘原因進行分析，介紹目前煤礦防越級跳閘的一些解決方案，并且就防越級跳閘系統(tǒng)在施工現場施工過程中的注意事項做出一些總結和建議。

1 越級跳閘原因分析

越級跳閘原因如下。

（1）保護定值整定方法不合理。在設置短路、斷路保護時，發(fā)生短路后沿線保護均啟動，因為速斷保護定值按躲過最大負荷電流整定，比按短路電流整定得到的值要小得多。

（2）尖壓脫扣保護導致越級跳閘。井下高壓隔爆開關失壓保護分為2級，一級是保護裝置帶的，一般可整定；一級是開關帶的失壓脫扣線圈，動作值及時間不可整定。饋線距離母線很近的地方發(fā)生短路故障時母線電壓短時失壓，該段母線上其他開關的失壓保護誤動作導致“越級跳閘”[2]。

（3）電力系統(tǒng)規(guī)程建議在靈敏度小于1的情況下不適宜裝設電流速斷保護，但煤炭規(guī)程規(guī)定井下必須裝設速斷保護[3]。短線路短路電流的變化平緩，始末兩端短路電流的差值不大，保護定值難以區(qū)分，無法保證繼電保護的選擇性。如果按躲過線路末端最大短路電流整定，造成線路在最小運行方式下有保護范圍，而在系統(tǒng)最大運行方式下，由于礦井上下級系統(tǒng)信息相對孤立，僅僅依靠保護自身設定的電流值與動作時限配合，極易發(fā)生越級跳閘[4]。

2 越級跳閘常見解決方案

煤礦供電系統(tǒng)越級跳閘的常見解決方案有電氣閉鎖防越級跳閘方式；分站集中控制的防越級跳閘技術；基于全網數據共享的數字化變電站防越級跳閘技術；基于縱聯差動保護的防越級跳閘技術[5]。

目前，煤礦供電網絡比較常用同時也比較可靠的防越級跳閘保護方式為縱聯差動保護裝置?？v聯差動保護裝置作為短距離線路的主保護，通過將輸電線兩端的保護裝置連接起來，將線路兩端電氣量傳輸到對方，通過比較電氣量，判斷故障發(fā)生的位置是否在本線路內，從而決定是否切斷被保護線路[6]。目前普遍推廣使用的是OPGW光纖復合架空地線來實現線路兩端通信功能。在礦井發(fā)生供電網絡故障時，能第一時間切斷接近故障點線路的開關，可解決因短路、漏電引發(fā)的多級開關越級跳閘造成井下大面積停電問題，維護了礦井供電的穩(wěn)定性、安全性，對實現“堅強電網”是一種可靠的支撐。

3 防越級跳閘保護系統(tǒng)安裝建議

防越級跳閘保護裝置的安裝總體思路就是二次系統(tǒng)各部位相對獨立。

3.1 互感器繞組

大多數10 kV系統(tǒng)為中性點不接地系統(tǒng)，使用的電流互感器為雙繞組，安裝在A、C兩相，計量、測量、保護信號均采集自互感器這兩個繞組，為了保障防越級跳閘保護裝置與現出線保護裝置互不影響，相對獨立，防越級跳閘保護的采集信號應取自互感器的第三個繞組，這樣不僅能使不同功能的負荷分開，互不影響，還增大了二次負載容量，保障了測量精度，所以防越級跳閘保護裝置的信號采集應來自電流互感器的第三個繞組，并應選用正規(guī)、合格廠家生產的互感器產品。

3.2 獨立的二次系統(tǒng)

防越級跳閘保護裝置屏柜安裝地點一端是上級變電站所、一端是屬地開閉所或中央變電所，為了防止防越級跳閘保護裝置屏柜的二次系統(tǒng)與已經配置好的保護裝置二次系統(tǒng)互不影響，裝置屏柜內所需的二次線端子排需要另加，保證二次系統(tǒng)獨立。獨立的二次系統(tǒng)可以不受其他保護信號的干擾，更加保障了保護的可靠性。

3.3 獨立的電源

為了不與站內原有設備產生交叉影響，防越級跳閘保護柜交、直流電源應取自站內交、直流饋線屏，并且需要另加裝空開，保證電源獨立。這樣防越級跳閘保護在安裝以及檢修過程中可以方便進行停送電，維護起來比較方便。

3.4 保護定值調整

保護定值調整如下。

（1）差動保護動作門檻。為了保障繼電保護裝置的選擇性，實現發(fā)生短路事故時的可靠動作，避免事故擴大停電范圍，站所所涉及出線線路的電流I段速斷保護應加時限，時限值應適當延長，按躲過防越級跳閘保護裝置的動作時限參考定值。

（2）制動系數。各側CT特性不同時，制動系數應保證大電流來時引起CT不會導致外部故障發(fā)生誤動作。

（3）拐點整定。一般按躲過最大事故負荷整定。

（4）變比補償系數。兩側CT變比不一致時，可以入CT變比補償系數[7]。

3.5 安全施工管理

防越級跳閘保護裝置安裝過程涉及到的停送電工作，運維管理單位應嚴格遵循安全操作規(guī)程，另外，運維單位應負責對外來人員的安全管理，做好施工前的安全培訓和施工過程中的注意事項及危險點告知，做好安全交底，并經考試合格后允許施工，確保人身和設備安全。室外施工，如光纜的恢復和連接也應遵守相關操作規(guī)程及屬地運維管理單位相關規(guī)定。

3.6 試驗與維護

新加裝置的試驗工作應參照預防性試驗規(guī)程，對試驗項目和試驗標準做好嚴格把控。光纖差動保護兩段距離限制且試驗兩段電源不在一個基準之上，線路兩段經過不同變壓器轉角，但是兩側電壓相位相對固定，因此可以定量故障發(fā)生在模擬區(qū)內還是區(qū)外故障，通過觀察保護是否動作，判斷保護正確與否。試驗項目參考如下。

（1）現場一般的對調試驗。分別在兩側加不通電流值觀察對側接收裝置電流值是否在有效值范圍內；斷路器跳閘試驗。

（2）固定一側電流，另一側電流通過移相器變換相位進行對調。這種試驗方式可以定性地模擬光差保護的區(qū)內故障或區(qū)外故障。

（3）通過GPS衛(wèi)星校時系統(tǒng)進行輸出電流對調。

（4）光纖差動保護通道聯調試驗[8]。

3.7 外觀方面

由于礦井變配電站、中央變電所等很多供電站所由于歷史以及科技發(fā)展因素，設計初期并沒有配備防越級跳閘保護裝置，如若加裝防越級跳閘保護屏柜，應與站所現有各保護屏柜在樣式、尺寸、外觀等保持一致，以達到標準化的效果。

3.8 設計方面

防越級跳閘的光纖差動保護設計繼電保護和通信專業(yè)的專業(yè)知識，主流廠商產品在設計中又各自有特點，在實際應用中要不斷總結其動作特點和規(guī)律，才能更好地運用好各個型號的裝置性能。

4 結束語

煤礦防越級跳閘保護對于避免井下大面積停電，保障煤礦安全生產起到非常重要的作用，從防越級跳閘系統(tǒng)的設計到安裝的各個環(huán)節(jié)都應該得到相應的重視，全面立體地考慮裝置安裝中的隱患，避免在使用階段防越級跳閘保護系統(tǒng)出現新的問題。本文就分析越級跳閘發(fā)生的原因，提出在防越級跳閘系統(tǒng)安裝施工過程中的建議，為避免二次施工、二次停電、二次調試等做出積極的探索，不管是對安全生產還是對減少工程施工成本、時間成本都是一種可行性的建議。