煤礦供電越級跳閘問題解決方案研究

孫銀龍 魏艷偉

（河南神火興隆礦業(yè)有限責任公司，河南 許昌 461141）

煤礦供電越級跳閘問題解決方案研究

孫銀龍 魏艷偉

（河南神火興隆礦業(yè)有限責任公司，河南 許昌 461141）

本文對煤礦井下供配電系統(tǒng)越級跳閘現(xiàn)象的危害進行了闡述，并且結(jié)合自己的具體工作實踐，細致深入地探討了相應的解決策略，以期為提高煤礦井下供電系統(tǒng)運行的可靠性提供借鑒。

關(guān)鍵詞：煤礦；井下供電系統(tǒng)；越級跳閘

煤礦井下供電系統(tǒng)的運行環(huán)境較為復雜，受多方面因素影響，所以會有供電事故發(fā)生。其因素基本分為兩類，一類為自然氣象因素（常見的如雷擊、輸電線路倒桿等），還有一類可大致分為配用電電氣設(shè)備制造上的缺陷、選型設(shè)計、安裝調(diào)試不當、檢修質(zhì)量不合格和運行維護措施不全面等。有的特殊原因常常會導致供電系統(tǒng)出現(xiàn)惡劣的工況，進而導致供電越級跳閘問題出現(xiàn)，這往往會在一定程度上妨礙保護設(shè)備作用的發(fā)揮，并且能夠?qū)е聠栴}急劇，從而造成更加惡劣的問題。提高供電的經(jīng)濟效益，不但要充分考慮井下供電負荷狀況確定科學合理的手段，盡可能地降低問題出現(xiàn)的可能性，另一方面應當引入業(yè)界高級的測控保護儀器與方法。為了有針對性地采取有效處理措施來提高井下供電系統(tǒng)的運行可靠性，研究煤礦井供電越級跳閘等相關(guān)問題就有十分關(guān)鍵的理論與現(xiàn)實價值。

1 煤礦井下供配電系統(tǒng)越級跳閘的原因

1.1 繼電保護方式。一般情況下，井下供電系統(tǒng)往往為短路徑，在這里，其供電總長度相對較小，大體上僅僅為l-2公里。當線路出現(xiàn)短路故障的時候，其首末端間的短路電流值就存在非常小的差異，也就提高了對整個保護裝置的可靠性和準確性的要求，所以就造成了不能依靠短路電流值來排除供電系統(tǒng)中的故障區(qū)段這一問題，最后發(fā)生跳閘。

1.2 開關(guān)控制電源。煤礦井下供電系統(tǒng)通常非常繁瑣，具有諸多方面的不利工作狀況。對于分支線路來說，當其出現(xiàn)短路故障后，控制和保護裝置無法根據(jù)既定要求實施相應的操作，導致其出現(xiàn)“誤動”或“拒動”等，繼而導致越級跳閘故障。

1.3 失壓。當失壓脫扣器運行電壓比額定電壓高85%時，它將實現(xiàn)合理的吸合；當工作電壓持一直停留在額定電壓65%以上時，保持吸合工況，在低于35%時，進行可靠分斷。也就是電壓處于35%到65%區(qū)間內(nèi)時，屬于不可靠動作工作段，同時失壓脫扣器并無法設(shè)置對應延時動作來控制回路。假設(shè)該供電系統(tǒng)中某一時刻發(fā)生瞬時短路，且這一時刻工作電壓低于額定電壓的65%，失壓脫扣器就會瞬間進行動作保護，即使是其過流延時保護設(shè)置失去原本的作用導致該系統(tǒng)產(chǎn)生開關(guān)無序越級跳閘故障，依舊能夠使供電處于穩(wěn)定狀態(tài)。

1.4 漏電裝置保護選擇性不強。我國《煤礦安全規(guī)程》中明確指出井下的高壓供配電網(wǎng)的具體要求，一定要通過科學合理的策略限制單相接地電容電流在20A之內(nèi)。這是為了防止或減少煤礦井下供電系統(tǒng)接地進而引發(fā)嚴重災害事故，但是該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的繁瑣程度導致配備補償裝置來實現(xiàn)問題高效定位變得非常具有難度。另一方面功率方向性選擇保護同樣受到諸多條件的制約，導致系統(tǒng)的漏電保護功能無法正常工作，最終引起供電系統(tǒng)漏電之后再越級跳閘。

2 煤礦井下供配電系統(tǒng)越級跳閘的危害

該故障將會引發(fā)如下危害：首先，將對整個采區(qū)作業(yè)面的安全用電產(chǎn)生一定的不利影響。其次，要是越級蔓延至采區(qū)變電所，在這種情況下，將會導致全部采區(qū)作業(yè)面的設(shè)備受到不利影響，造成范圍非常廣泛的停電問題，能夠影響整個區(qū)域生產(chǎn)以及相關(guān)設(shè)備的供電。由于風機停止作業(yè)，造成井下瓦斯發(fā)生嚴重的聚集，由于抽水設(shè)備停止運轉(zhuǎn)引發(fā)排水工作停滯，從而對煤礦井下工作者產(chǎn)生一定的威脅。再次，要是井下中央變電所產(chǎn)生越級跳閘故障，在這種情況下，造成井下供電系統(tǒng)無法正常工作的概率非常大，后果不堪設(shè)想，會引發(fā)大范圍的停電，將會造成非常嚴重的經(jīng)濟損失，在很大程度上減小礦井的安全性能。

3 井下高壓電網(wǎng)越級跳閘解決方案

3.1 對于重要負荷，應當盡可能地選擇雙回路或單獨供電的線路?？紤]到煤礦井下高壓電網(wǎng)之中涉及多級短電纜，所以獨立供電的方式更適合用于井下重要負荷。除了重要負荷，其他可能會嚴重影響礦井安全的負荷，建議可以使用雙回路來供電。因為負荷采用不同的供電等級，這兩種方法可以更好地解決井下高壓電網(wǎng)越級跳閘的問題。

3.2 引入有效的微機保護裝置?？煽?、靈敏是電力系統(tǒng)對繼電保護的要求[1]。因此，對于井下供電系統(tǒng)的繼電保護裝置來說，其一定要能夠確保當電網(wǎng)出現(xiàn)問題的時候可以盡快將問題和系統(tǒng)隔離，確保有序推進工作，盡可能地降低問題的不利影響。并且規(guī)定該保護動作過程中要有較高的質(zhì)量。在這里，有效的微機保護裝置一方面可以在線監(jiān)測整個供電系統(tǒng)的各種指標數(shù)據(jù)，具備規(guī)程要求的每一個保護作用。另一方面，具備測控、保護、通信等諸多方面的作用，能夠和礦井監(jiān)控以及調(diào)度系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)信息，從而達到整個煤礦系統(tǒng)的自動化。

綜上所述，想要提高礦井供電系統(tǒng)的安全可靠水平，需要引入先進的微機保護裝置，并且選擇科學合理的速斷保護方案，這樣能夠在很大程度上減少越級跳閘問題。相信在今后的生活中，在公司以及科研院所等多方的共同努力下，該領(lǐng)域這類問題的發(fā)生率必將明顯降低，煤礦井下運作的安全性將大幅提高。

[1]張宏連.井下高壓線路越級跳閘的保護[J].安徽科技，2007（9）：42-43.

[2]吳君，鄒有明，江均.井下高壓電網(wǎng)選擇性聯(lián)鎖自適應過流保護系統(tǒng)研究[J].工礦自動化，2006（1）：14-16.

[3]陳剛，馬志云.一次越級跳閘事故的分析[J].電工技術(shù)雜志，2001（5）：49.

TD611

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1671-0037（2014）07-96-1

孫銀龍（1985.4-），男，助理工程師，研究方向：礦山機電。