煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)應用探究

喬振峰

摘 要：越級跳閘是煤礦供電系統(tǒng)中的常見問題。根據(jù)這一問題的規(guī)律性總結(jié)經(jīng)驗，是解決越級跳閘問題的主要措施。本文主要從煤礦供電系統(tǒng)越級跳閘現(xiàn)象的產(chǎn)生原因入手，對煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)及應用措施進行了探究。

關(guān)鍵詞：煤礦供電系統(tǒng) 越級跳閘 通訊保護技術(shù) 光纖縱差保護技術(shù)

前 言

煤礦開采具有一定的危險性。煤礦供電系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性是煤炭開采活動的重要影響因素。煤礦礦井中應用有大量的機械設備，由于煤礦開采區(qū)域多位于地下，在潮濕陰暗的環(huán)境下，電氣設備及供電線路短路現(xiàn)象不僅會影響煤礦的正常開采，也會給礦工的生命安全帶來一定的威脅。對煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)進行探究，可以為礦山安全生產(chǎn)提供保障。

1.煤礦供電系統(tǒng)越級跳閘現(xiàn)象的產(chǎn)生原因

1.1保護裝置的故障問題

保護控制裝置是供電系統(tǒng)正常運行的保障因素。它可以讓供電系統(tǒng)的安全性得到提升。針對其在煤礦安全生產(chǎn)領(lǐng)域所發(fā)揮的重要作用，煤礦企業(yè)需要選用適宜的保護控制裝置，以便為礦山開采活動的正常進行提供保障[1]。煤礦開采環(huán)境的特殊性對供電系統(tǒng)保護控制裝置的應用性能具有較為嚴格的要求，如保護裝置需要具備對煤礦開采過程與設備存在的安全隱患進行告警的能力?？梢哉f，適用于煤礦環(huán)境的保護裝置需要具備靈敏度高的特點。在應用于礦山環(huán)境以后，保護裝置出現(xiàn)的運行速度慢、誤差過大的問題會嚴重影響這一設備的靈敏度，故而保護裝置未能及時發(fā)揮警報提醒功能的問題會導致越級跳閘現(xiàn)象的出現(xiàn)。

1.2開關(guān)控制電源問題

礦井是煤礦的生產(chǎn)區(qū)域。瓦斯是礦井中常見的一種特殊氣體。瓦斯具有一定的危險性，礦井中出現(xiàn)的漏電事故會引發(fā)嚴重的瓦斯爆炸事故。為避免因漏電故障而導致的煤礦生產(chǎn)事故。煤礦企業(yè)會將防爆開關(guān)應用于煤礦供電系統(tǒng)之中，并要為防爆開關(guān)的配套電源系統(tǒng)與后備電源系統(tǒng)進行完善。根據(jù)煤礦供電系統(tǒng)的實際情況，防爆開關(guān)多應用與主線電路周邊區(qū)域，主線路出現(xiàn)的故障問題會給防爆開關(guān)控制電路的正常運行帶來不利的影響，在防爆開關(guān)控制電路運行問題的影響下，保護裝置運行問題也會引發(fā)越級跳閘現(xiàn)象。

1.3繼電保護問題

電壓警戒線也是煤礦供電系統(tǒng)的重要組成部分。在煤礦供電系統(tǒng)出現(xiàn)電量負載現(xiàn)象以后，電壓警戒線會在第一時間切斷電源，進而引發(fā)供電系統(tǒng)越級跳閘現(xiàn)象。一般情況下，電壓警戒線自行切斷電源而導致的越級跳閘現(xiàn)象具有保障電力設備正常運行，保護礦工生命安全的作用，但是由于礦井內(nèi)部空間相對有限，一些煤礦企業(yè)往往會在礦井中應用以短線路為主的供電系統(tǒng)方式。在基于短線路的供電系統(tǒng)方式應用于煤礦供電系統(tǒng)以后，傳統(tǒng)的三段式過流保護裝置并不能在電路系統(tǒng)保護過程中發(fā)揮自身作用。在過流保護裝置無法滿足煤礦供電系統(tǒng)實際需求的情況下，過流時間差也會成為第越級跳閘現(xiàn)象的誘發(fā)因素。

1.4電壓問題

礦山開采工作具有一定的復雜性，應用于煤炭開采的機械設備也具有著多樣化的特點。根據(jù)煤礦的設計開采情況，機械操作人員在煤礦開采初期，需要同時啟動多種機械設備，設備啟動過程易導致電壓不穩(wěn)定問題的出現(xiàn)。電壓在外界環(huán)境因素影響下出現(xiàn)的波動問題也會給煤礦供電系統(tǒng)的正常運行帶來不利的影響，如電壓瞬間波動時出現(xiàn)的保護開關(guān)自動啟動問題引發(fā)越級跳閘，并給煤礦的正常生產(chǎn)帶來不利影響。

1.5煤礦礦井內(nèi)部因素的影響

根據(jù)前文論述，煤礦礦井的內(nèi)部環(huán)境較為惡劣，空間范圍較為狹窄。潮濕的地下環(huán)境會直接影響供電系統(tǒng)中的電力設施的正常運行。變頻器在電力設備影響下產(chǎn)生的不良運行現(xiàn)象與保護設備在諧波干擾下出現(xiàn)的錯誤操作也會導致越級跳閘故障的出現(xiàn)。

2.煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)的內(nèi)容與應用

2.1通訊保護技術(shù)及應用

通訊保護技術(shù)在煤礦開采過程中發(fā)揮著重要的作用。它不僅僅是井下人員與地面人員之間的溝通工具，也是監(jiān)控煤礦供電系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦供電系統(tǒng)的智能化水平有所提升?，F(xiàn)階段智能保護器已經(jīng)開始在煤礦供電系統(tǒng)通訊保護技術(shù)中得到了應用。為保證煤礦開采工作的有效進行，應用于礦井內(nèi)部的智能保護器需要在監(jiān)控主機的監(jiān)控下進行工作，并要在監(jiān)控煤礦供電系統(tǒng)的同時，掌握各個開關(guān)之間的信息。在煤礦供電系統(tǒng)中的某一開關(guān)智能保護器產(chǎn)生數(shù)據(jù)偏差以后，監(jiān)控之際需要對相關(guān)信息進行快速提取，并要在對偏差數(shù)據(jù)與正常開關(guān)定值進行比較分析的方式，確定短路故障的產(chǎn)生區(qū)域，發(fā)布控制短路線路的指令，以避免越級跳閘現(xiàn)象的出現(xiàn)。為保證通訊質(zhì)量，相關(guān)人員需要充分關(guān)注保護器的選取[2]。

2.2光纖縱差保護技術(shù)與應用

光纖縱差保護技術(shù)是差動保護技術(shù)的重要組成部分，具有實用性強的特點。其在煤礦供電系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。光纖縱差保護器在這一技術(shù)應用過程中發(fā)揮著重要的作用。在應用于煤礦供電系統(tǒng)以后，它可以以電氣量為依托，生成相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并利用光纖傳輸作用實現(xiàn)雙側(cè)通訊。通過對這一技術(shù)與一般差動保護模式進行分析，這一技術(shù)可以在改變兩側(cè)電流差比較形式的基礎上，形成差流回路。以信息傳輸?shù)闹饕€路是這一技術(shù)在供電系統(tǒng)中的主要保護區(qū)域。在通信故障問題產(chǎn)生以后，光纖縱差保護技術(shù)可以快速實現(xiàn)電流速斷保護。光纖縱差保護器可以根據(jù)上下兩級開關(guān)電流差，發(fā)揮自身的保護效果。如在上下級開關(guān)電流差異較小的情況下，供電電路處于正常運行的狀態(tài)；假設上級開關(guān)電流遠遠超過下級開關(guān)電流，此時供電線路出現(xiàn)短路的可能性相對較大。在短路現(xiàn)象出現(xiàn)以后，光纖縱差保護裝置可以在通過斷開上級開關(guān)的方式，切斷短路路線。

2.3分站集中控制防越級跳閘技術(shù)與應用

受歷史原因及專業(yè)限制的影響，井下供電設備的供電標準往往落后于井上設備的供電標準?，F(xiàn)階段井上設備在保護性能、通訊、電磁兼容能力等方面具有一系列完善的技術(shù)指標，但是井下設備的微機保護功能、通訊協(xié)議、接口方式和電容兼容能力仍有待提升，分站集中控制防越級跳閘技術(shù)的應用，是提升井下設備供電標準，為煤礦供電系統(tǒng)的正常運行提供保障的重要措施。

在分站集中控制技術(shù)應用于煤礦供電系統(tǒng)以后，供電系統(tǒng)中需要包含與防越級跳閘開關(guān)相聯(lián)系的分站設備。此時在煤礦供電系統(tǒng)短路故障產(chǎn)生以后，防越級跳閘開關(guān)可以在檢測故障信息以后，將故障信息傳送至分站，分站會在分析檢測數(shù)據(jù)以后確定故障的產(chǎn)生類型，并根據(jù)故障類型，確定有針對性的故障處理措施。根據(jù)此種控制技術(shù)的實際應用情況，分站集中控制技術(shù)對防越級跳閘開關(guān)與主站之間的聯(lián)系具有較為嚴格的要求，信息通訊的及時性與通暢性是這一技術(shù)的實效性的重要影響因素。在通信系統(tǒng)難以穩(wěn)定運行的情況下，通信故障所導致的故障判斷失誤問題會嚴重影響防越級跳閘功能的實現(xiàn)。

2.4信息化防越級跳閘保護系統(tǒng)

信息化防越級跳閘保護系統(tǒng)建立在數(shù)字化變電站技術(shù)的基礎之上。它可以利用大容量的處理基礎與秒級同步采樣專利技術(shù)替代傳統(tǒng)的速斷過流保護方式。高速光纖通信網(wǎng)絡在信息化防越級跳閘保護系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。以煤礦供電系統(tǒng)為例，在線路保護過程中，這一保護系統(tǒng)可以發(fā)揮出預計全站故障的能力，也具有對漏電保護進行集中選線的能力。如果煤礦企業(yè)需要對這一系統(tǒng)進行升級，企業(yè)可以通過將新設備接入通信網(wǎng)絡的方式完成升級。煤礦專用智能保護器是信息化防越級跳閘保護系統(tǒng)中不可缺少的元件。一般情況下，此種設備多應用于配電所高壓防爆配電開關(guān)之中，它可以對一定范圍內(nèi)的開入量及模擬量等信息進行數(shù)字化處理，也可以借助傳輸接口，將上述信息傳輸至集成保護測控主機之中[3]。集中保護測控主機在接受相關(guān)信息以后，可以在第一時間發(fā)布跳閘的控制指令。

信息化防越級跳閘保護系統(tǒng)中應用有較為先進的數(shù)字化變電站技術(shù)，它可以在解決供電系統(tǒng)越級跳閘問題的同時，為電力保護系統(tǒng)的雙重化配置提供幫助。相比于傳統(tǒng)的防越級跳閘保護系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有較為良好的保護性能，也具有著動作區(qū)域固定化的特點。在開關(guān)出現(xiàn)失靈現(xiàn)象以后，系統(tǒng)可以通過開機上一級后備保護的方式，切斷故障。除此以外，這一技術(shù)也可以發(fā)揮出降低系統(tǒng)保護運行時間的作用，如傳統(tǒng)保護系統(tǒng)的保護運行時間約為35min；信息化保護系統(tǒng)的運行時間約為25min。

結(jié) 語

在避免越級跳閘現(xiàn)象的基礎上，為煤礦供電系統(tǒng)的安全運行提供保障，是煤礦開采活動順利進行的保障因素。根據(jù)企業(yè)實際情況，選擇合理的防越級跳閘技術(shù)，可以為供電系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性提供保障。

參考文獻：

[1] 王光生，韓剛，蔡圣茂，閆東，閻福勇，劉祥勇.南屯煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)的研究及應用[J].煤礦機電，2018（02）：54-57.

[2] 李義安.防越級跳閘技術(shù)在煤礦供電系統(tǒng)中的研究與應用[J].山東煤炭科技，2016（08）：134-136.

[3] 張世永.煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)淺談[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2014（06）：138.