煤礦10kV電網(wǎng)防越級跳閘原因及解決方案分析

趙衛(wèi)平

摘 要：在煤礦供電系統(tǒng)中往往會發(fā)生電站跳閘問題，造成煤礦井下停電，難以正常生產(chǎn)，甚至導(dǎo)致瓦斯積聚，威脅工作人員的生命安全。在煤礦井下供電系統(tǒng)中，常常因為開關(guān)誤動與拒動，導(dǎo)致煤礦大面積停電。而在處理故障過程中，因為難以實現(xiàn)對10 kV電網(wǎng)的各個方面進(jìn)行監(jiān)測和監(jiān)控，所以無法具體明確故障發(fā)生的地點與原因，極其容易導(dǎo)致供電系統(tǒng)出現(xiàn)二次事故。本文結(jié)合煤礦10 kV電網(wǎng)系統(tǒng)特點，對煤礦10 kV電網(wǎng)防越級跳閘原因進(jìn)行了分析，并提出有效的解決措施。

關(guān)鍵詞：煤礦 10kV電網(wǎng) 越級跳閘

中圖分類號：U665 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（a）-0048-02

1 10 kV線路越級跳閘原因分析

煤礦10 kV電網(wǎng)出現(xiàn)越級跳閘現(xiàn)象，通常是因為井下某個線路的單相接地或是短路從而導(dǎo)致井上10 kV開關(guān)站跳閘。這樣就會造成井下出現(xiàn)大面積停電現(xiàn)象，甚至?xí){工作人員的生命安全。另外，因為難以確定故障點，在檢測與解決故障時常常要花費(fèi)較長的時間，從而影響煤礦企業(yè)的正常生產(chǎn)，降低經(jīng)濟(jì)效益。對此，必須及時明確越級跳閘的具體原因。

1.1 煤礦井下高爆開關(guān)的綜合保護(hù)器缺少保障

煤礦井下高爆開關(guān)中綜合保護(hù)器是井下10 kV供電線路重要的末端保護(hù)設(shè)備。因為此設(shè)備的生產(chǎn)商比較多，而且技術(shù)水平也存在較大差異，售價通常在3000元左右，因此，難以確保該設(shè)備的質(zhì)量。

1.2 煤礦10 kV保護(hù)器間存在差異

當(dāng)前煤礦電網(wǎng)主要是利用保護(hù)器中的逐級延時實現(xiàn)整定，從而有效躲避越級跳閘，但這樣的方式不可靠。因為保護(hù)器的性能存在差異，而且性能參數(shù)也難以保障，造成延時整定出現(xiàn)誤差，因此保護(hù)器缺少相對可靠的聯(lián)動性能。如果出現(xiàn)故障，煤礦10 kV電網(wǎng)的有關(guān)保護(hù)器全部采取動作，進(jìn)而造成10 kV電網(wǎng)崩潰。

1.3 煤礦保護(hù)器鑒定標(biāo)準(zhǔn)不足

煤礦企業(yè)的保護(hù)器有關(guān)檢定標(biāo)準(zhǔn)單單適宜直流式的保護(hù)器，無法完成交流采樣的保護(hù)器有關(guān)性能的檢定。當(dāng)前，煤礦企業(yè)的保護(hù)器有關(guān)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)依然利用傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。其中標(biāo)準(zhǔn)的制定主要依據(jù)直流電阻的有關(guān)保護(hù)原理完成，可是有關(guān)檢測部門在交流采用的保護(hù)器檢定時也選擇此標(biāo)準(zhǔn)。因此，難以對保護(hù)器進(jìn)行有效的監(jiān)管，確保保護(hù)器的質(zhì)量。

1.4 保護(hù)器檢定技術(shù)落后

高爆開關(guān)中綜合保護(hù)器有關(guān)檢測技術(shù)比較落后，難以對保護(hù)器的性能參數(shù)完成科學(xué)、有效的檢測與監(jiān)督。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，當(dāng)前煤礦企業(yè)中對保護(hù)器的檢定不夠，選擇的檢測技術(shù)比較落后。本文主要以保護(hù)器的跳閘時間檢測作為案例，有關(guān)檢測部門利用電子定時器十分落后，而且定時器自身的誤差也難以保障。另外，檢測平臺通常是自行進(jìn)行設(shè)計和制造的試驗臺，該平臺的自身性能指標(biāo)也沒有進(jìn)行第三方部門的認(rèn)證及檢測，難以保證保護(hù)器的所有指標(biāo)量值傳遞與量值溯源。當(dāng)前煤礦保護(hù)器的檢測部門十分少，基本呈現(xiàn)一家獨(dú)大的局面。

2 煤礦10 kV電網(wǎng)防越級跳閘對策

2.1 數(shù)字化集成保護(hù)

數(shù)字化集成保護(hù)主要是把線路中主保護(hù)階段的電流保護(hù)有關(guān)原理轉(zhuǎn)變成電流縱聯(lián)差動的保護(hù)原理，實現(xiàn)對越級跳閘的處理，并利用數(shù)字化集成的保護(hù)技術(shù)，如圖1所示。

煤礦數(shù)字化集成保護(hù)的架構(gòu)通常選擇數(shù)字化變電站的3層2網(wǎng)，利用GPS的同步技術(shù)完成系統(tǒng)有關(guān)數(shù)據(jù)的同步采樣。而過程層的隔爆開關(guān)一定要設(shè)置保護(hù)器，這樣才可以發(fā)揮合并器的作用，實現(xiàn)所有電壓和開關(guān)量等的采用，利用光線網(wǎng)絡(luò)傳送至間隔層。在間隔層中設(shè)置集成保護(hù)的先進(jìn)測控設(shè)備，實現(xiàn)過程層相關(guān)采樣數(shù)據(jù)的接收，而保護(hù)出口與控制信號主要利用光線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至過程層的保護(hù)器，然后由保護(hù)器中出口繼電器完成保護(hù)跳閘與控制操作。在數(shù)字化集成保護(hù)測控設(shè)備中主要包含母線的保護(hù)模塊和線路的接地保護(hù)模塊等。在應(yīng)用過程中一定要對各個間隔相關(guān)保護(hù)測控功能完成軟配置，也就是選取保護(hù)和控制的模塊組合。數(shù)字化集成保護(hù)設(shè)備實現(xiàn)了功能的軟件化，在進(jìn)行更換間隔保護(hù)過程中并不需要更換任何硬件，只完成間隔功能軟配置就可。

2.2 通信級聯(lián)閉鎖的防越級跳閘措施

通信級聯(lián)閉鎖10 kV電網(wǎng)的防越級跳閘對策主要利用縱向編排時間極差，從而使所有開關(guān)進(jìn)行順序動作防止越級，并利用通信級聯(lián)閉鎖把縱向的極差進(jìn)行有效控制。此措施利用通信線路把存在縱向關(guān)聯(lián)關(guān)系的所有開關(guān)保護(hù)設(shè)備進(jìn)行有效連接，如果出現(xiàn)短路故障，各個檢測出短路電流的保護(hù)設(shè)備都會向上級開關(guān)保護(hù)設(shè)備發(fā)送開關(guān)的閉鎖信號，與此同時延時T1的時間，然后等待下級開關(guān)發(fā)出的閉鎖信號。如果在T1時間之內(nèi)并未接收到下級開關(guān)所發(fā)出的閉鎖信號，就可以確定是該級故障，然后跳閘，而接收到閉鎖信號的相關(guān)開關(guān)閉鎖T2時間要等待下級開關(guān)完成跳閘，如果在T2時間之后故障依然存在就可以實現(xiàn)保護(hù)跳閘，反之則不跳閘。

2.3 電流縱聯(lián)差動保護(hù)的防越級跳閘措施

電流縱聯(lián)差動防護(hù)越級跳閘措施，是把線路中主保護(hù)階段式的電流保護(hù)原理轉(zhuǎn)換成電流縱聯(lián)差動的保護(hù)原理，實現(xiàn)越級跳閘的有效解決。電流縱聯(lián)差動的有關(guān)保護(hù)原理是以基爾霍夫的電流定律作為基礎(chǔ)，運(yùn)用光纖或是電纜將電路兩端的有關(guān)保護(hù)設(shè)備實現(xiàn)縱向連接，同時對被保護(hù)線的兩端有關(guān)電流的大小與相位進(jìn)行比較，從而準(zhǔn)確判斷出觸電線路是內(nèi)部發(fā)生故障還是外部發(fā)生故障，進(jìn)而決定是否要對該線路進(jìn)行切除。

2.4 區(qū)域集控的防越級挑戰(zhàn)措施

國家電網(wǎng)有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求35kV之下的間隔保護(hù)和智能終端等功能可以依據(jù)間隔完成合并，對此煤礦企業(yè)在進(jìn)行配電網(wǎng)的創(chuàng)建過程中通常選擇2層1網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，并不創(chuàng)建SMV的過程層網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)前在煤礦企業(yè)中采取區(qū)域集控形式的防越級跳閘措施。此措施是在智能變電站系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)創(chuàng)建的，擁有GOOSE網(wǎng)絡(luò)。在此措施中，間隔層的各個間隔保護(hù)測控設(shè)備能夠獨(dú)立實現(xiàn)間隔保護(hù)功能，并且把識別的有關(guān)故障信息利用GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)郊刂行?，而集控中心在識別故障后會對主機(jī)進(jìn)行隔離，從而實現(xiàn)保護(hù)。

3 結(jié)語

綜上所述，導(dǎo)致煤礦10 kV電網(wǎng)出現(xiàn)越級跳閘的原因有許多種。因此，一定要加大越級跳閘問題的研究力度，總結(jié)解決電網(wǎng)越級跳閘問題，從而確保煤礦企業(yè)的正常生產(chǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

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