煤礦井下高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘的原因及防治

葉志強(qiáng)，張四海

（1.河南理工大學(xué)，河南 焦作 454000；2.河南能源焦煤公司九里山礦，河南 焦作 454000）

現(xiàn)在，采區(qū)變電所所提供的高壓電源是大多數(shù)煤礦井下工作時(shí)所使用的電源。但是因?yàn)槊旱V井下的工作環(huán)境比較惡劣，所以在工作中所使用的電纜很容易因?yàn)楦鞣N原因而損壞，從而造成短路故障。引起高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘。這樣的現(xiàn)象會(huì)對(duì)煤礦的開采產(chǎn)生很壞的影響。

1 煤礦井下高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘的原因

近些年來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速的發(fā)展，對(duì)于煤炭的需求量也在不斷地升高，而采煤過程中安全事故頻發(fā)。而越級(jí)跳閘就是造成安全事故的重要原因之一，那么造成煤炭井下高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘的原因有以下2點(diǎn)：

（1）開關(guān)配置不合適。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)于煤礦的需求量也在不斷升高，也就導(dǎo)致了煤礦開采中的負(fù)荷力不斷地增加。所以，在煤礦開采時(shí)所使用的高壓防爆開關(guān)也在不停更換。但是在對(duì)防爆開關(guān)型號(hào)的選擇上，卻很難選擇到與供電所的供電設(shè)施相匹配的開關(guān)?，F(xiàn)在，在煤礦井下工作時(shí)所使用的開關(guān)時(shí)間主要有兩部分構(gòu)成。一部分是繼電進(jìn)行保護(hù)的裝置時(shí)間，包括單片機(jī)的處理時(shí)間、采用時(shí)間和繼電器信號(hào)發(fā)出的時(shí)間。而另一部分是開關(guān)的固有動(dòng)作時(shí)間，主要包括跳閘機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)間、跳閘電磁鐵的運(yùn)動(dòng)時(shí)間、真空電路器的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。但是因?yàn)榫碌沫h(huán)境比較惡劣導(dǎo)致了開關(guān)在使用過程中容易發(fā)生運(yùn)作不靈活的現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致發(fā)生短路現(xiàn)象時(shí)，井下的高壓防爆開關(guān)要慢于路面上的開關(guān)。從而導(dǎo)致了井下越級(jí)跳閘的事情發(fā)生。所以，為了避免越級(jí)跳閘的現(xiàn)象發(fā)生，首先要做的就是配置合適的開關(guān)。把它放在一個(gè)重要的位置上來。

（2）井下供電的過程中電線的電流較大。在井下供電過程中，長(zhǎng)距離的供電與短距離的供電所產(chǎn)生電流值也不相同。在長(zhǎng)距離的供電時(shí)，因?yàn)殡娋€的首尾電流相差較大，導(dǎo)致電流的變化也比較陡峭，所以，在繼電保護(hù)時(shí)，保護(hù)的范圍也會(huì)變大。但是如果供電的距離較短，那么線路首尾的電流值也是差不多的，所以電流的變化也不會(huì)太大，保護(hù)的范圍也就會(huì)變得很小。這樣對(duì)比來看，短距離的供電優(yōu)點(diǎn)會(huì)更多。

綜上所述，在煤礦井下的供電過程中會(huì)選擇較小的線路，在較長(zhǎng)的供電線路中就采用多段短線路進(jìn)行拼接組成長(zhǎng)的線路。這樣做就很難再區(qū)分上下的電路，所以速斷的保護(hù)也就幾乎不起作用。在現(xiàn)在的煤礦井下工作時(shí)，采用的是微機(jī)保護(hù)的方法，這種方法采取保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)是短路電流的大小，一旦電流過大時(shí)，就會(huì)越級(jí)跳閘。所以，在避免越級(jí)跳閘的現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，首先要做到的就是避免電線的電流過大。

（3）速斷的方案過于傳統(tǒng)。在傳統(tǒng)的速斷保護(hù)方案中，方法是下級(jí)保護(hù)比上級(jí)保護(hù)少0.5s。但是為了更準(zhǔn)確地排除故障，一般都會(huì)把電流的速斷保護(hù)定為0s。也就是把地面上變電所的保護(hù)方案定為0s，這樣井下的保護(hù)時(shí)間也是0s，采取的方式是上下級(jí)互相配合的方式。這樣的方法會(huì)增加電流的導(dǎo)電能力，但是對(duì)于導(dǎo)電材料的要求也會(huì)提高，這樣的方法過于傳統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致資金增加的同時(shí)，還不能提高安全性能，所以，應(yīng)該采用先進(jìn)的方案進(jìn)行速斷。

在煤礦井下工作時(shí)，造成越級(jí)的原因主要有開關(guān)配置不合適、供電的過程中電線的電流過大、速斷的方案過于傳統(tǒng)等三個(gè)方面，那么應(yīng)該針對(duì)這三個(gè)原因找出具體的解決措施。

2 煤礦井下高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘的措施

在煤礦開采的過程中，會(huì)出現(xiàn)很多的問題，導(dǎo)致安全事故的產(chǎn)生，那么在越級(jí)跳閘中出現(xiàn)的問題，有以下的解決措施。

（1）配置合適的高壓防爆開關(guān)。在煤礦開采的過程中，因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境比較惡劣，導(dǎo)致高壓防爆開關(guān)的損壞率很高，所以，要經(jīng)常對(duì)高壓防爆開關(guān)進(jìn)行更換，在更換過程中應(yīng)該選擇合適的開關(guān)進(jìn)行匹配。應(yīng)該將地上供電所的開關(guān)與井下的開關(guān)相匹配，在井下惡劣的條件下，減小短路現(xiàn)象的發(fā)生，從而減少煤礦井下高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘的現(xiàn)象發(fā)生。

（2）在供電的方式上，選擇獨(dú)立的供電或雙回路的供電。在選擇供電方式時(shí)，要選擇獨(dú)立的供電或雙回路供電，這樣，如果發(fā)生其中一個(gè)回路停止工作時(shí)，另一個(gè)回路還能單獨(dú)供電，負(fù)擔(dān)起供電的職能。但是，在供電的過程中，因?yàn)榄h(huán)形的供電倒閘結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以可以減少環(huán)形供電的級(jí)數(shù)，這種方法也可以減少越級(jí)跳閘的次數(shù)。而在井下工作時(shí)還有一種現(xiàn)象會(huì)發(fā)生，就是停電的現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)生停電時(shí)，全部的負(fù)荷都在另一個(gè)電源上，過大的負(fù)荷也會(huì)導(dǎo)致越級(jí)跳閘，面對(duì)這一狀況，應(yīng)該在通風(fēng)機(jī)或者瓦斯抽泵站等重要負(fù)荷的地點(diǎn)設(shè)置雙回路的供電，這樣，就可以保障越級(jí)跳閘的事情不會(huì)發(fā)生。

（3）運(yùn)用先進(jìn)的方案和保護(hù)系統(tǒng)。在防止井下高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘的過程中，還應(yīng)該引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備。首先，可以利用納秒級(jí)同步技術(shù)和高速光纖技術(shù)，將地上變電站的控制中心和井下的防爆高壓開關(guān)相連接，對(duì)主機(jī)上的動(dòng)作線路進(jìn)行保護(hù)。還要做到識(shí)別光纖保護(hù)的飽和，當(dāng)停電發(fā)生時(shí)，可以不受到影響繼續(xù)工作。從而減少越級(jí)跳閘的現(xiàn)象發(fā)生。還要加強(qiáng)對(duì)高壓防爆開關(guān)的改造，運(yùn)用最新的技術(shù)對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。還要將使用時(shí)間過長(zhǎng)或者沒有太全的保護(hù)功能的開關(guān)進(jìn)行替換，要保證開關(guān)的功能齊全，能夠滿足井下工作的全部要求，從而減少越級(jí)跳閘的現(xiàn)象發(fā)生。

（4）正確計(jì)算高壓保護(hù)方案。正確的制定高壓保護(hù)方案可以在一定的程度上減小停電的范圍，讓地上變電所的防爆高壓開關(guān)一直處于被保護(hù)的狀態(tài)，在對(duì)跳閘后增加負(fù)荷的電值流進(jìn)行整定時(shí)，對(duì)電流的保護(hù)要按照一回線路的整定。對(duì)于地上變電所的要求是要按照中央變電所和井下的保護(hù)范圍，它的長(zhǎng)度值要大于線路的15%。如果沒有完成這部分的要求，還可以將帶時(shí)限的電流配合相鄰的大三短路電流，然后再將井下中央變電所與最大條件的回路線纜的檔次拉開。做到上述的這些，就可以減少煤礦井下高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘的發(fā)生。

（5）避免錯(cuò)誤動(dòng)作的發(fā)生。在對(duì)供電級(jí)數(shù)較大的開關(guān)進(jìn)行保護(hù)時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤動(dòng)作的發(fā)生。因此會(huì)造成短路故障。所以，應(yīng)該減少錯(cuò)誤動(dòng)作的發(fā)生。在對(duì)其保護(hù)時(shí)，要使用性能好的、精準(zhǔn)度高的儀器。也就是將速斷的時(shí)間設(shè)置在0.1～0.3s之間，將電流保護(hù)的時(shí)間定在下一級(jí)的保護(hù)時(shí)間之間。而最末一級(jí)的開關(guān)設(shè)置的速斷時(shí)間為0.1～0.2s之間。做到以上的措施，就可以減少煤礦井下高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘。

在煤礦井下工作進(jìn)行時(shí)為了避免越級(jí)跳閘，可以做到配置合適的高壓防爆開關(guān)、在供電方式上選擇獨(dú)立的供電或者雙回路的供電、運(yùn)用先進(jìn)的方案和保護(hù)系統(tǒng)、正確計(jì)算高壓保護(hù)方案、避免錯(cuò)誤動(dòng)作的發(fā)生等五個(gè)方面。通過以上五方面的措施，從根本上杜絕越級(jí)跳閘的現(xiàn)象發(fā)生。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷地發(fā)展，對(duì)于煤的需求量也在不斷增大。很多地區(qū)甚至把煤礦當(dāng)做支柱產(chǎn)業(yè)。但是，在煤礦開采過程中，還是會(huì)發(fā)生很多的事故，所以，在煤礦開采中安全事故的防護(hù)不容忽視。這些血一樣的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)告訴人們要重視煤礦開采過程中的防護(hù)措施。文章從煤礦井下高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘做了分析，并找出了問題與相關(guān)的解決措施。希望對(duì)煤礦工程的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

［1］種志敏.煤礦井下電網(wǎng)越級(jí)跳閘原因及對(duì)策［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2017，（9）：62.

［2］王艷玲，聶君君.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［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，（17）：129.

［3］李忠奎.煤礦井下電網(wǎng)越級(jí)跳閘故障識(shí)別及防治技術(shù)研究［J］.煤礦現(xiàn)代化，2017，（4）：100-102+105.