烏蘭木倫煤礦井下高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘防治措施

王進(jìn)龍

【摘 要】烏蘭木倫煤礦生產(chǎn)具有高危性，煤礦井下供電是否安全穩(wěn)定，對(duì)安全生產(chǎn)的影響直觀重要。由于各類設(shè)別眾多，導(dǎo)致礦井供電結(jié)構(gòu)系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，容易出現(xiàn)高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘的現(xiàn)象，一旦發(fā)生類似事故，不僅會(huì)造成大面積停電，同時(shí)也嚴(yán)重地危害到井下生產(chǎn)人員的生命安全。為了有效維護(hù)煤礦井下系統(tǒng)的正常運(yùn)行，本文針對(duì)高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘的發(fā)生原因進(jìn)行全面分析，并提出相應(yīng)的防治措施，旨在為煤礦生產(chǎn)單位提供參考。

【關(guān)鍵詞】煤礦生產(chǎn)；高壓電網(wǎng)；越級(jí)跳閘；防治措施

本質(zhì)上，越級(jí)跳閘可以理解為電力系統(tǒng)的一種不正常自我保護(hù)機(jī)制，當(dāng)電力系統(tǒng)檢測(cè)出系統(tǒng)故障時(shí)，原本應(yīng)該由保護(hù)整定優(yōu)先跳閘的斷路器來(lái)切除故障，但因?yàn)榇嬖谟衅渌麛嗦菲魈l實(shí)現(xiàn)故障切除、隔離的形式，越過(guò)了保護(hù)整定優(yōu)先跳閘環(huán)節(jié)，這種行為就是越級(jí)跳閘。造成越級(jí)跳閘的原因很多，其中最為顯著的是開(kāi)關(guān)樣式增加，尤其是保護(hù)元件的保護(hù)方式差異性較大、甚至呈現(xiàn)出相對(duì)抵觸現(xiàn)象，由此，一旦種類不同的開(kāi)關(guān)處于同一電力系統(tǒng)中，發(fā)生“誤動(dòng)”的越級(jí)跳閘現(xiàn)象尤為明顯；這一現(xiàn)象的不正常表現(xiàn)，會(huì)嚴(yán)重影響高壓電網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，尤其煤礦采區(qū)變電所提供的高壓電源環(huán)境十分惡劣，電纜、開(kāi)關(guān)、元件等極容易出現(xiàn)短路故障，由此而引起高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘的機(jī)率更高。

一、煤礦井下高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘原因分析

具體而言，煤礦井下高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘的原因主要包括四個(gè)方面。

（一）線路保護(hù)不力

煤炭是我國(guó)主要的傳統(tǒng)能源，盡管在“十三五”期間國(guó)家層面不斷減少煤炭消耗量，投入大量資金用于發(fā)展風(fēng)能、核能、太陽(yáng)能等綠色能源，但煤炭資源在短期內(nèi)仍發(fā)揮著重要經(jīng)濟(jì)支撐作用，尤其在火力發(fā)電方面，仍有50%以上的電能來(lái)源于煤炭能源轉(zhuǎn)化?；诖?，煤炭井下生產(chǎn)的穩(wěn)定性仍然需要保持高度重視，但受到行業(yè)條件局限，煤礦井下作業(yè)呈現(xiàn)出明顯的管理復(fù)雜狀態(tài)，難以實(shí)現(xiàn)輸電線路、設(shè)備、系統(tǒng)的絕對(duì)安全保護(hù)。

其中，煤礦開(kāi)采作業(yè)區(qū)域是線路保護(hù)的“重災(zāi)區(qū)”，空間環(huán)境長(zhǎng)期存在臟、亂、差的狀態(tài)，根本無(wú)法保障基本的輸電線路日常檢修維護(hù)條件，加上煤礦井下環(huán)境中高溫、潮濕等影響，一旦線纜被破壞，容易加速腐蝕、出現(xiàn)漏電現(xiàn)象；對(duì)于施工和維護(hù)人員而言，由于井下空間狹窄有限，無(wú)法像地面施工一樣對(duì)輸電線路進(jìn)行有效保護(hù)，出現(xiàn)拖動(dòng)、拽拉等現(xiàn)象十分常見(jiàn)，這一過(guò)程中容易傷害表面防護(hù)層，加上機(jī)械碰撞損壞、人員踩踏損壞等，電纜絕緣層出現(xiàn)破壞的現(xiàn)象很常見(jiàn)，線路短路條件下造成越級(jí)跳閘是必然情況。

（二）電源開(kāi)關(guān)設(shè)置不科學(xué)

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，電料供應(yīng)種類也不斷增加，在遵循一定工藝、標(biāo)準(zhǔn)的前提下，市場(chǎng)供應(yīng)的電源開(kāi)關(guān)裝置盡可能的豐富種類、功能，以增加賣點(diǎn)。然而，各種開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)方式存在差異，尤其是保護(hù)元件不同，煤礦采購(gòu)的過(guò)程中，也步會(huì)僅僅針對(duì)一種品牌、一種規(guī)格，久而久之就造成了電源開(kāi)關(guān)的種類多樣性；同時(shí)，煤礦井下操作中使用的電氣設(shè)備眾多，而且存在較強(qiáng)的遷移性，如照明用電、設(shè)備用電、施工用電等，經(jīng)常根據(jù)作業(yè)區(qū)域的變化而進(jìn)行調(diào)整，由此在電源開(kāi)關(guān)方面也是不固定的，需要進(jìn)行不斷地拆出、安裝重復(fù)作業(yè)，在這一過(guò)程中很難保障開(kāi)關(guān)設(shè)置符合安全標(biāo)準(zhǔn)。

例如，根據(jù)煤礦生產(chǎn)的要求，常規(guī)的開(kāi)關(guān)設(shè)備應(yīng)該有繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和高壓防爆開(kāi)關(guān)的固有動(dòng)作時(shí)間兩部分構(gòu)成。但是，從市場(chǎng)上采購(gòu)的電源開(kāi)關(guān)可能根本就不具備支持功能，隨機(jī)采用的開(kāi)關(guān)設(shè)備也達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)化要求，在實(shí)際應(yīng)用中更談不上防爆或繼電保護(hù)的作用，自然無(wú)法應(yīng)對(duì)高壓輸電線路的安全保護(hù)需要。造成越級(jí)跳閘也就十分簡(jiǎn)單了。

（三）短路速斷保護(hù)失效

通常情況下，井下長(zhǎng)距離輸電線路的兩端短路電流值有較大的差距，這樣繼電保護(hù)的范圍就更大一些。在發(fā)生短路的時(shí)候也能夠盡快提供上下級(jí)速斷保護(hù)措施，這也是井下電路保護(hù)的理論安全措施。不過(guò)在實(shí)際的井下線路鋪設(shè)和操作過(guò)程中，很多時(shí)候是采用短距離多分段式線路來(lái)構(gòu)成輸電網(wǎng)絡(luò)，這樣的話，因?yàn)榫€路兩端的短路電流值差距很小，而繼電保護(hù)在設(shè)置的時(shí)候又會(huì)考慮安全的調(diào)整系數(shù)，這就更加窄化了速斷保護(hù)的可靠范圍，造成越級(jí)跳閘。

（四）上下級(jí)速斷保護(hù)能力差

根據(jù)速斷保護(hù)要求，上下級(jí)速斷保護(hù)是根據(jù)時(shí)間差來(lái)設(shè)定的，一般是0.5s的時(shí)間差。而在煤礦井下輸電線路保護(hù)過(guò)程中，為了確保故障快速排除，有些企業(yè)會(huì)直接將上下級(jí)時(shí)限差設(shè)置為0，如此一來(lái)速斷防護(hù)能力呈現(xiàn)明顯降低，而越級(jí)跳閘現(xiàn)象也會(huì)大量出現(xiàn)。

二、煤礦井下高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘防治措施

（一）強(qiáng)化線路保護(hù)措施

就電力系統(tǒng)線路保護(hù)而言，絕緣層是如同“皮膚”一樣，是一種最基礎(chǔ)但最有效的保護(hù)措施。在施工、維修、管理、生產(chǎn)過(guò)程中，要盡可能避免對(duì)線路絕緣層的傷害，并積極采取一些防護(hù)措施來(lái)“防范未然”，例如，電纜外涂抹絕緣或防護(hù)層、降低外力摩擦、杜絕野蠻拉拽等，同時(shí)，也可以加上外置保護(hù)措施，如高壓輸電線路區(qū)域絕緣保護(hù)墊的覆蓋鋪設(shè)，可以在一定程度上降低人員踩踏等對(duì)輸電線路的直接摩擦損耗。

（二）配置統(tǒng)一高壓防爆開(kāi)關(guān)

開(kāi)關(guān)裝置具有很好的移動(dòng)性，結(jié)合煤礦井下實(shí)際需求而言，需要大量的采購(gòu)。這一過(guò)程中，應(yīng)該保持在性能、規(guī)格上的統(tǒng)一，并加大安全性投資，配置具有高壓防爆性能的開(kāi)關(guān)產(chǎn)品。同時(shí)，惡劣的工作環(huán)境下，導(dǎo)致高壓防爆開(kāi)關(guān)的損壞率很高，所以，要經(jīng)常對(duì)高壓防爆開(kāi)關(guān)進(jìn)行更換，不能為了節(jié)約蠅頭小利而忽視安全風(fēng)險(xiǎn)；需要注意的是，在更換過(guò)程中應(yīng)該選擇合適的開(kāi)關(guān)進(jìn)行匹配，盡量做到被更換的開(kāi)關(guān)與新開(kāi)關(guān)同一型號(hào)、同一品牌、同一批次。

（三）采用區(qū)域獨(dú)立或雙回路模式

考慮到井下用電的安全防護(hù)需要，從電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)角度展開(kāi)優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)更好的安全穩(wěn)定效果。其中，在特定用電區(qū)域進(jìn)行獨(dú)立供電或雙回路供電設(shè)計(jì)，從不同角度滿足電力系統(tǒng)平衡需求；一方面，獨(dú)立供電不會(huì)受到短路情況的影響，可以規(guī)避局部區(qū)域的越級(jí)跳閘危害。另一方面，雙回路供電可以保持電力穩(wěn)定，其中一路供電暫停工作，可以有另一路電路擔(dān)負(fù)負(fù)荷，也能夠避免越級(jí)跳閘造成的危害。

（四）引入智能保護(hù)裝置

由于煤礦井下高壓輸電線路的情況復(fù)雜，靠人力來(lái)進(jìn)行管理實(shí)在不算很好的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防措施。建議引進(jìn)高端智能保護(hù)設(shè)備，可以進(jìn)行多樣化調(diào)控和功能選擇，可以根據(jù)井下供電實(shí)際需要做出靈活調(diào)整，且各種情況可以獲得精確的監(jiān)控和安全防護(hù)，其應(yīng)急響應(yīng)措施也要比人員操作更精準(zhǔn)有序和快速，比起人力防護(hù)措施更加有效。一般的高端智能保護(hù)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)短路、超負(fù)荷、接地、欠電壓釋放等多種情況的自主保護(hù)，對(duì)井下各種電氣運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，而且具有遠(yuǎn)程操控和監(jiān)護(hù)功能，對(duì)于電力調(diào)度機(jī)構(gòu)開(kāi)展相關(guān)保護(hù)措施也有很好的輔助作用。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，煤礦井下高壓電網(wǎng)越級(jí)跳閘的的誘因很多，本文主要圍繞著線路保護(hù)、開(kāi)關(guān)裝置、短路速斷、速斷保護(hù)四個(gè)方面展開(kāi)探討，并提出了對(duì)應(yīng)的防治措施。但本質(zhì)上，此類措施只能指標(biāo)、而不能治本，隨著我國(guó)煤炭工業(yè)現(xiàn)代化水平不斷提高，煤炭井下作業(yè)的安全性、穩(wěn)定性也面臨著更高的要求，在針對(duì)越級(jí)跳閘防治措施方面，最有效、最根源的解決方法是完善整個(gè)電力系統(tǒng)的防護(hù)機(jī)制，按照《煤礦安全教程》的相關(guān)要求，引進(jìn)智能化、自動(dòng)化設(shè)備，在規(guī)范性、標(biāo)準(zhǔn)性作業(yè)要求下展開(kāi)生產(chǎn)工作，完善崗位職能，加強(qiáng)電網(wǎng)保護(hù)、檢修、更新等，以此來(lái)保障煤礦井下電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。

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