礦井防爆開關(guān)越級(jí)跳閘綜合預(yù)防及改進(jìn)技術(shù)研究

摘 要：煤礦綜采區(qū)的環(huán)境通常較為惡劣，如果高壓電纜出現(xiàn)嚴(yán)重受損情況，就很容易造成高壓電纜的絕緣擊穿，進(jìn)而形成短路。而如果出現(xiàn)了越級(jí)跳閘，并且直接到遠(yuǎn)端采區(qū)的變電所，那么不僅會(huì)導(dǎo)致開采中斷，還會(huì)直接地影響到井下得各級(jí)風(fēng)機(jī)送電，嚴(yán)重危脅到井下煤礦工人的生命安全。目前，總結(jié)煤礦井下電網(wǎng)出現(xiàn)越級(jí)跳閘的主要原因，就是電流保護(hù)的時(shí)間級(jí)差難以配合、電流互感器出現(xiàn)誤差而導(dǎo)致保護(hù)越級(jí)錯(cuò)誤動(dòng)作，同時(shí)存在煤礦井下采用的高壓防爆開關(guān)的配套性差。要針對(duì)煤礦井下電網(wǎng)的越級(jí)跳閘等問題加以科學(xué)防范，就應(yīng)當(dāng)通過網(wǎng)絡(luò)化的技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)該高壓供電系統(tǒng)的保護(hù)閉鎖，新增DL-32型電流繼電器，縮短BGP系列高壓防爆開關(guān)的動(dòng)作時(shí)間，同時(shí)，還應(yīng)改造高壓保護(hù)器，有選擇、準(zhǔn)確地切斷故障。

關(guān)鍵詞：高壓防爆開關(guān)；越級(jí)跳閘；礦井供電系統(tǒng)；動(dòng)作時(shí)間

隨著煤礦類企業(yè)的飛速發(fā)展，礦井在規(guī)模方面也逐漸地變大，礦井的生產(chǎn)運(yùn)行環(huán)境方面也顯得更為復(fù)雜。由于在礦井綜采方面，其所主要應(yīng)用的6千伏電源，大多由煤礦采區(qū)的變電所以及中央變電所等直接提供。但是，鑒于綜采區(qū)的工作環(huán)境通常較為惡劣，則高壓電纜在使用中，常常被來回拖拽也是正?，F(xiàn)象，一旦在不經(jīng)意間受到損害，就很有可能導(dǎo)致電纜的絕緣被擊穿，從而最終形成短路現(xiàn)象[1]。此時(shí)，地表上的高壓開關(guān)柜馬上就會(huì)工作，井下目前經(jīng)常使用的高壓防爆開關(guān)很多都配有智能綜合保護(hù)器，但是在問題發(fā)生時(shí)卻難以保護(hù)，經(jīng)常無法實(shí)現(xiàn)瞬間跳閘，結(jié)果出現(xiàn)了上一級(jí)的保護(hù)電路已經(jīng)選擇跳閘之后，該高壓防爆開關(guān)才啟動(dòng)失壓跳閘的現(xiàn)象。這種越級(jí)跳閘后果相當(dāng)嚴(yán)重，因?yàn)槌３?dǎo)致對(duì)井下不同地點(diǎn)的風(fēng)機(jī)產(chǎn)生影響，而這極容易導(dǎo)致瓦斯在礦井內(nèi)匯集，威脅到井底下礦工的生命安全；并且一旦開關(guān)越級(jí)跳到了中央變電所，難問題將會(huì)更加嚴(yán)重，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)失靈。因此，對(duì)越級(jí)跳閘的保護(hù)原理進(jìn)行分析，對(duì)于實(shí)際的生產(chǎn)工作有著極為重要的作用。

1 煤礦井下電網(wǎng)出現(xiàn)越級(jí)跳閘的主要原因剖析

1.1 電流保護(hù)的時(shí)間級(jí)差配合性差

鑒于煤礦井下的饋線供電線路的級(jí)數(shù)往往較多，并且主要受到上一級(jí)的掌控，過電流的保護(hù)時(shí)限決不能超過規(guī)定的定時(shí)限，然而， 0.5秒這一特定的時(shí)間級(jí)差，往往很難以實(shí)現(xiàn)這種級(jí)數(shù)多、以及過電流保護(hù)時(shí)限的相互配合狀態(tài)。

1.2 電流互感器的誤差導(dǎo)致的保護(hù)越級(jí)相關(guān)動(dòng)作

因?yàn)殡娏骰ジ衅鞯碾娐繁Ｗo(hù)級(jí)別相對(duì)降低，從而不同的電流互感器可以感應(yīng)出不同的磁化曲線，另外斷路保護(hù)器在工作中的工作機(jī)理主要是用電磁式保護(hù)，導(dǎo)致整定以及和動(dòng)作值在保護(hù)的過程中，會(huì)存在一定的誤差[2]。在短線路方面，往往會(huì)產(chǎn)生上一級(jí)啟動(dòng)動(dòng)作，而下一級(jí)卻不啟動(dòng)動(dòng)作。假若在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的保護(hù)動(dòng)作值出現(xiàn)較小差別，另外由于電流互感器之間，也往往會(huì)有一定的誤差，所以就有可能導(dǎo)致保護(hù)越級(jí)的錯(cuò)誤行為。

1.3 煤礦井底使用的高壓防爆開關(guān)并不配套

目前國內(nèi)在短路保護(hù)方面明文規(guī)定在要求動(dòng)作的方面必須少于0.1秒，也就是說在煤礦中供應(yīng)電量的最高級(jí)別的開關(guān)在短路的保護(hù)中動(dòng)作時(shí)間最高是0.1秒，而在這么短的時(shí)間之內(nèi)完成對(duì)保護(hù)器和時(shí)間的配合，在理論以及目前國內(nèi)設(shè)備的研發(fā)水平方面都是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，很難完全得到實(shí)現(xiàn)。井下高壓防爆開關(guān)的總動(dòng)作時(shí)間，為保護(hù)器動(dòng)作時(shí)間加上防爆開關(guān)固有的動(dòng)作時(shí)間[3]。當(dāng)發(fā)生短路現(xiàn)象的時(shí)候，速斷動(dòng)作時(shí)間卻難以達(dá)標(biāo)，在時(shí)間上，往往會(huì)超過0.1秒。這樣的直接后果，就是地面上的高壓開關(guān)柜在反應(yīng)方面往往快于井底的鋼壓開關(guān)，這樣就很容易出現(xiàn)跳閘的現(xiàn)象，威脅到生產(chǎn)安全。

2 預(yù)防礦井電網(wǎng)產(chǎn)生越級(jí)跳閘的綜合技術(shù)改進(jìn)方案

2.1 利用網(wǎng)絡(luò)化的技術(shù)完成煤礦井底高壓供電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)閉鎖

為了更好地解決井下高壓防爆開關(guān)的越級(jí)跳閘的問題，通?？梢愿郊泳C合的保護(hù)性裝置，利用專門的防止越級(jí)跳閘的通信接口，以及專用的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)[4]，同時(shí)，還可以利用線路光纖的差動(dòng)保護(hù)特性，并在網(wǎng)絡(luò)智能識(shí)別技術(shù)的基礎(chǔ)上而加以保護(hù)，這樣就可以在一定的程度上解決掉越級(jí)跳閘的問題。利用網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)，將供電網(wǎng)絡(luò)上級(jí)與下級(jí)之間的信息進(jìn)行相互快速傳遞，從而實(shí)現(xiàn)高壓線路保護(hù)系統(tǒng)之間的閉鎖功能，在根源上就能達(dá)到解決礦井高壓供電系統(tǒng)中異常的越級(jí)跳閘等相關(guān)問題。

2.2 新添加DL-32型的電流繼電器，并減少BGP系列的高壓防爆開關(guān)動(dòng)作所需時(shí)間

減少保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間，將井底高壓防爆開關(guān)在智能綜合保護(hù)器的采樣與處理，以及輸出等多余環(huán)節(jié)予以保護(hù)，更好地實(shí)現(xiàn)電流速斷保護(hù)，電流繼電器應(yīng)該采用比GL型的動(dòng)作時(shí)間更為快捷的電流繼電器。也可以把高壓防爆開關(guān)的原電流互感器中的2K1、2K2去電流源模塊棄置，而另外加入兩個(gè)DL-32型的電流繼電器，以此來保護(hù)電路[5]。還可把原來的高壓防爆開關(guān)中已有的短路保護(hù)部分，當(dāng)做后備的保護(hù)。這樣，通過重新設(shè)計(jì)以后的BGP系列的高壓防爆開關(guān)，因?yàn)槠涠搪繁Ｗo(hù)系統(tǒng)可以直接地作用在電流繼電器上，結(jié)果能夠有效減少速斷保護(hù)中出現(xiàn)跳閘的時(shí)間，提高了井底高壓防爆開關(guān)的頻率，有效降低了越級(jí)跳閘的頻率。

2.3 改進(jìn)高壓保護(hù)器，準(zhǔn)確、有選擇地切斷故障

在高壓保護(hù)器的設(shè)計(jì)中，電流的三段保護(hù)機(jī)制必須予以高度重視，并且要保護(hù)定值，從而實(shí)現(xiàn)依照計(jì)算值的任意整定功能；并且將時(shí)間延時(shí)進(jìn)一步細(xì)化，爭取在0和3秒之間任意調(diào)整；同時(shí)，也可以是采用光纖材料，通過光纖與控制點(diǎn)之間的斷路器保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)相互通訊[6]，但要求各個(gè)斷路器間的保護(hù)裝置，必須具備保護(hù)的所有功能，這樣才可以保證安全，而在其單獨(dú)的對(duì)故障進(jìn)行處理時(shí)，系統(tǒng)通過分析各監(jiān)測點(diǎn)出現(xiàn)的故障和實(shí)時(shí)參數(shù)，并在了解故障的原因以及發(fā)生點(diǎn)之后，合理的斷開故障；本級(jí)的斷路器不動(dòng)時(shí)，可以根據(jù)之前在系統(tǒng)中做的設(shè)定觀察具體情況，并隨著啟動(dòng)上一級(jí)的斷路器后，一直往上級(jí)追溯，一直到完全解決故障為止；在通訊出現(xiàn)中斷以及保護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生故障的時(shí)候，該斷路器可以啟動(dòng)保護(hù)裝置，并且可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的保護(hù)作用與功能。

3 結(jié)束語

總之，對(duì)于礦井防爆開關(guān)的越級(jí)跳閘問題，技術(shù)上，可以從高壓供電網(wǎng)絡(luò)體系和BGP系列的高壓防爆開關(guān)動(dòng)作。時(shí)間上，進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)化，同時(shí)另外結(jié)合高壓保護(hù)器來進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)改進(jìn)升級(jí)，從而確保煤礦供電系統(tǒng)的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)

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