煤礦井下供電越級(jí)跳閘問(wèn)題處理措施探討

[摘要]在對(duì)煤礦井下供配電系統(tǒng)發(fā)生越級(jí)跳閘問(wèn)題的主要原因進(jìn)行闡述后，對(duì)煤礦井下供配電系統(tǒng)越級(jí)跳閘造成的危害進(jìn)行了簡(jiǎn)單歸納總結(jié)。最后，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)煤礦井下供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘處理技術(shù)措施進(jìn)行了分析研究。

[關(guān)鍵詞]煤礦；井下供電系統(tǒng)；越級(jí)跳閘

在煤礦井下供電系統(tǒng)中，由于其運(yùn)行環(huán)境較為惡劣、影響因素較多，供電事故時(shí)有發(fā)生，除了自然氣象因素（如雷擊、輸電線(xiàn)路倒桿等）外，還存在配用電電氣設(shè)備制造上的缺陷、選型設(shè)計(jì)和安裝調(diào)試不當(dāng)、檢修質(zhì)量不高、以及運(yùn)行維護(hù)措施不到位等引起。在煤礦井下供電系統(tǒng)中，除了需要結(jié)合井下供電負(fù)荷要求采取相應(yīng)技術(shù)措施消除或減少供電事故發(fā)生外，還需要借助先進(jìn)的測(cè)控保護(hù)技術(shù)措施和裝備，盡可能在最短時(shí)間內(nèi)將故障設(shè)備或線(xiàn)路從整個(gè)煤礦井下供電系統(tǒng)中有效切除，確保非故障性電氣設(shè)備或線(xiàn)路部分能夠高效穩(wěn)定的運(yùn)行，縮小事故影響范圍，提高供電經(jīng)濟(jì)效益。但從大量實(shí)際煤礦井下供電系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)可知，由于井下供電系統(tǒng)特殊原因，往往會(huì)導(dǎo)致供電系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)“拒動(dòng)”、“誤動(dòng)”等不利工況，進(jìn)而引發(fā)供電越級(jí)跳閘事故，不僅影響保護(hù)設(shè)備功能的正常發(fā)揮，同時(shí)還可能導(dǎo)致事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，引起更為嚴(yán)重的供電事故。因此，對(duì)煤礦井供電越級(jí)跳閘原因進(jìn)行歸納總結(jié)后，有針對(duì)性的采取相關(guān)處理措施有效提高井下供電系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，就顯得非常有工程實(shí)踐應(yīng)用研究意義。

1、煤礦井下供配電系統(tǒng)越級(jí)跳閘主要原因

從大量工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知，煤礦井下供電系統(tǒng)發(fā)生越級(jí)跳閘的原因不僅僅是單純短路故障或保護(hù)裝置失效引起上級(jí)開(kāi)關(guān)跳閘問(wèn)題，其還保護(hù)繼電保護(hù)方式、開(kāi)關(guān)控制電源、電壓波動(dòng)等多個(gè)方面的原因。

1.1繼電保護(hù)方式引起越級(jí)跳閘

由于煤礦井下供電系統(tǒng)通常屬于短路徑供電系統(tǒng)，其供電總長(zhǎng)度大致只有1-2km左右，也就是當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生短路故障時(shí)，其線(xiàn)路首端與末端的短路電流值間相差較小，這就給保護(hù)裝置保護(hù)整定動(dòng)作可靠性和準(zhǔn)確性提出了更高的要求，也就是基本不能依靠短路電流值來(lái)將故障區(qū)段從供電系統(tǒng)中有效排除。也就是說(shuō)，電力行業(yè)常用的三段式過(guò)流保護(hù)方式在煤礦井下供電系統(tǒng)中，不能發(fā)揮出非常優(yōu)越的保護(hù)性能，也就只能采用逐段延時(shí)跳閘的時(shí)間級(jí)差整定方式，這樣勢(shì)必會(huì)造成供電系統(tǒng)發(fā)生過(guò)流時(shí)開(kāi)關(guān)同時(shí)啟動(dòng)保護(hù)跳閘動(dòng)作，出現(xiàn)上級(jí)開(kāi)關(guān)越級(jí)跳閘問(wèn)題。另外，現(xiàn)有供電系統(tǒng)中常用的縱差保護(hù)方式，通常適用于長(zhǎng)距離輸電線(xiàn)路的短路保護(hù)，而煤礦井下供電系統(tǒng)不僅需要保護(hù)總降壓變電所電源線(xiàn)路不發(fā)生越級(jí)跳閘問(wèn)題，同時(shí)還需要當(dāng)支路發(fā)生短路故障后，能夠有選擇性跳分支開(kāi)關(guān)，避免總開(kāi)關(guān)出現(xiàn)越級(jí)跳閘問(wèn)題，造成其他非故障分支線(xiàn)路發(fā)生停電事故。也就是說(shuō)常規(guī)縱差保護(hù)方式不適用于煤礦井下供電系統(tǒng)一條進(jìn)線(xiàn)多支路的短距離過(guò)流保護(hù)作用，也就不能確保分支線(xiàn)路發(fā)生短路故障后配電總開(kāi)關(guān)不發(fā)生越級(jí)跳閘問(wèn)題， 縱差保護(hù)應(yīng)用范圍和保護(hù)功能較為有限。

1.2開(kāi)關(guān)控制電源引起越級(jí)跳閘

由于煤礦井下供電系統(tǒng)中存在諧波、電壓波動(dòng)、瞬間失壓、電涌、三相不平衡等不利工況。供電系統(tǒng)在這種惡劣的運(yùn)行環(huán)境中，其控制和保護(hù)裝置自身的開(kāi)關(guān)控制電源很容易出現(xiàn)故障問(wèn)題，從而造成分支線(xiàn)路發(fā)生短路故障后，控制和保護(hù)裝置開(kāi)關(guān)控制電源不能按照設(shè)計(jì)要求正常動(dòng)作，進(jìn)而引起保護(hù)控制裝置發(fā)生“拒動(dòng)”或“誤動(dòng)”問(wèn)題，引起設(shè)備發(fā)生越級(jí)跳閘問(wèn)題。

1.3失壓引起越級(jí)跳閘

為了提高煤礦井下供電系統(tǒng)供電可靠性，煤礦供電系統(tǒng)中高低壓開(kāi)關(guān)均設(shè)有對(duì)應(yīng)的失壓脫扣器，也就是當(dāng)失壓脫扣器運(yùn)行電壓高于額定電壓85%時(shí)，其可以有效吸合動(dòng)作；而當(dāng)工作電壓持續(xù)保持高于額定電壓65%時(shí)，可以保持吸合工況，低于35%時(shí)，則能可靠分?jǐn)?。也就是說(shuō)失壓脫扣器工作電壓在35%-65%范圍時(shí)，是一個(gè)不可靠動(dòng)作工作段，同時(shí)失壓脫扣器是一個(gè)機(jī)械速斷動(dòng)作機(jī)構(gòu)，沒(méi)有設(shè)置對(duì)應(yīng)延時(shí)動(dòng)作控制回路。如果此時(shí)，煤礦井下供電系統(tǒng)中發(fā)生瞬時(shí)短路后，導(dǎo)致工作低壓低于額定電壓的65%時(shí)，則失壓脫扣器會(huì)瞬間動(dòng)作保護(hù)，要明顯先于設(shè)置了延時(shí)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，這樣就會(huì)供電系統(tǒng)中過(guò)流延時(shí)保護(hù)設(shè)置出現(xiàn)功能失效問(wèn)題，引起煤礦井下供電系統(tǒng)中出現(xiàn)開(kāi)關(guān)無(wú)序越級(jí)跳閘，大大影響井下供電安全可靠性。

1.4漏電裝置保護(hù)選擇性較差引起越級(jí)跳閘

為了防止或減少煤礦井下供電系統(tǒng)接地造成嚴(yán)重災(zāi)害事故發(fā)生，在《煤礦安全規(guī)程》中明確規(guī)定煤礦井下高壓供配電網(wǎng)，必須采取相應(yīng)技術(shù)措施限制單相接地電容電流在20A以?xún)?nèi)的范圍。由于煤礦井下供電系統(tǒng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)，裝設(shè)補(bǔ)償裝置進(jìn)行故障選型的準(zhǔn)確定位非常困難，而常用的功率方向性選擇保護(hù)可能由于諧波、電氣干擾等造成漏電保護(hù)功能失效或誤動(dòng)，從而造成供電系統(tǒng)發(fā)生漏電越級(jí)跳閘問(wèn)題。

2、煤礦井下供配電系統(tǒng)越級(jí)跳閘造成的危害

煤礦井下供配電系統(tǒng)發(fā)生越級(jí)跳閘問(wèn)題，會(huì)影響整個(gè)采區(qū)作業(yè)面的正常安全用電。若越級(jí)擴(kuò)大到采區(qū)變電所，則將會(huì)引起整個(gè)采區(qū)作業(yè)面內(nèi)的配用電設(shè)備發(fā)生大面積停電事故，不僅會(huì)影響采區(qū)作業(yè)面上的正常穩(wěn)定生產(chǎn)，同時(shí)還會(huì)影響井下各級(jí)風(fēng)井和水泵等電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的正常供電，導(dǎo)致瓦斯井下短時(shí)間內(nèi)大量積聚和排水緩慢，直接威脅到井下作業(yè)人員的人身財(cái)產(chǎn)安全。如果越級(jí)跳閘問(wèn)題發(fā)生在井下中央變電所，則將會(huì)引起整個(gè)煤礦井下供電系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重癱瘓，造成大量的停電經(jīng)濟(jì)損失，礦井安全性能大大降低。

3、煤礦井下供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘處理技術(shù)措施

對(duì)于關(guān)系到煤礦井下安全生產(chǎn)作業(yè)的供電線(xiàn)路，應(yīng)嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》（2009）第四百四十二條中的規(guī)定，實(shí)行獨(dú)立雙回路供電方式，即當(dāng)其中任一回路出現(xiàn)停止故障后，其余非故障回路可以繼續(xù)為特殊負(fù)荷提供電能，確保井下供電安全。在保護(hù)裝置選型設(shè)計(jì)過(guò)程中，其保護(hù)和動(dòng)作性能要可靠及時(shí)，并要設(shè)置準(zhǔn)確的下限參數(shù)。為了增強(qiáng)保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作的選擇性，應(yīng)在上級(jí)開(kāi)關(guān)中設(shè)置上限參數(shù)，這樣完善的開(kāi)關(guān)動(dòng)作搭配，可以有效避免井下供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘問(wèn)題發(fā)生，提高供電系統(tǒng)控制保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作可靠性和選擇性。合理按照上下限動(dòng)作保護(hù)參數(shù)選擇保護(hù)控制開(kāi)關(guān)，并選擇帶有實(shí)時(shí)通訊功能的保護(hù)器，以便井下供電系統(tǒng)運(yùn)行人員在工作站就能實(shí)時(shí)觀察和記錄各級(jí)開(kāi)關(guān)的動(dòng)作運(yùn)行參數(shù)情況，這樣既可以保證在發(fā)生短路故障后，保護(hù)控制開(kāi)關(guān)能夠有序可靠性動(dòng)作，同時(shí)又能提高保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作的靈敏性和選擇性。

參考文獻(xiàn)

[1]吳文瑕，井下電網(wǎng)越級(jí)跳閘的研究及解決建議[J].工礦自動(dòng)化， 2008 (12): 136-138.