煤礦供電系統(tǒng)防越級(jí)跳閘技術(shù)應(yīng)用研究

摘 要：越級(jí)跳閘給整個(gè)煤礦系統(tǒng)帶來的影響非常大，同時(shí)也是當(dāng)前困擾很多煤礦系統(tǒng)的技術(shù)難題。本文將某煤礦供電系統(tǒng)出現(xiàn)的越級(jí)跳閘問題作為研究對(duì)象，分析了導(dǎo)致煤礦供電系統(tǒng)出現(xiàn)越級(jí)跳閘的主要原因，并重點(diǎn)研究了煤礦供電系統(tǒng)防越級(jí)跳閘技術(shù)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦供電系統(tǒng);防越級(jí)跳閘技術(shù);應(yīng)用;研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.060

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，煤礦供電系統(tǒng)的現(xiàn)代化程度相對(duì)于先前有了較大進(jìn)步，但是很多煤礦仍舊存在越級(jí)跳閘問題，帶來較為范圍的無(wú)計(jì)劃停電，嚴(yán)重情況下課導(dǎo)致煤礦通風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)、礦井提升機(jī)不能工作，給礦井的安全生產(chǎn)及井下職工生命財(cái)產(chǎn)安全帶來的威脅非常大。因此，對(duì)煤礦供電系統(tǒng)防越級(jí)跳閘技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析有著較為重要的意義。本文結(jié)合某煤礦供電系統(tǒng)實(shí)際，對(duì)其出現(xiàn)的越級(jí)跳閘的原因進(jìn)行了分析，并結(jié)合煤礦實(shí)際，提出了對(duì)應(yīng)的預(yù)防技術(shù)，從實(shí)際應(yīng)用情況來看，取得了較好應(yīng)用效果。

1 導(dǎo)致煤礦供電系統(tǒng)出現(xiàn)越級(jí)跳閘的主要原因

1.1 繼電保護(hù)方式原因

首先是選擇的是階段方式電流保護(hù)。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)很多煤礦在進(jìn)行電路線路保護(hù)時(shí)，階段式電流保護(hù)所占比重較高。一般情況下，設(shè)置終端復(fù)合線路開關(guān)時(shí)，需要設(shè)置為過電流保護(hù)與電流速斷保護(hù)，在對(duì)電源進(jìn)出線進(jìn)行保護(hù)時(shí)，需要進(jìn)行的保護(hù)是定限時(shí)速斷保護(hù)、零時(shí)限速斷保護(hù)，在具體保護(hù)的過程中，通過上下級(jí)的配合實(shí)現(xiàn)對(duì)越級(jí)跳閘的有效預(yù)防。對(duì)限時(shí)電流速斷保護(hù)而言，整定值配合有兩方面的內(nèi)容，具體為上下級(jí)之間的時(shí)間配合與電流整定值的配合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電路靈敏性與選擇性的較好保護(hù)，所以，在某煤礦內(nèi)對(duì)供電線路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，上下級(jí)時(shí)間差成為了必然選擇。例如，若在對(duì)末端線路進(jìn)行保護(hù)時(shí)，設(shè)計(jì)采用的是0s速斷的方式，若線路的上端增加時(shí)間差t，數(shù)值在0.3s到0.5s之間，則選擇的數(shù)值為0.5s。采用該種設(shè)計(jì)方式，在上下級(jí)時(shí)間配合與保護(hù)電流整定的方式，確保了保護(hù)動(dòng)作選擇。具體見圖1所示。

其次是煤礦供電系統(tǒng)的具體執(zhí)行情況。某煤礦變電所設(shè)計(jì)采用的是三段式過電流保護(hù)，過電流1段選擇的是零時(shí)限速斷保護(hù)，具體的整定數(shù)值為整個(gè)煤礦供電線路末端的最大短路電流，但是在實(shí)際操作的過程中，由于整個(gè)供電線路較為特殊，在確定某煤礦的電流速斷保護(hù)數(shù)值時(shí)，按照計(jì)算偏小的數(shù)值進(jìn)行設(shè)計(jì)，來提升整個(gè)線路的可靠性。同時(shí)，在2段設(shè)計(jì)的是定時(shí)限速斷保護(hù)，整個(gè)保護(hù)線路的長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)，在對(duì)該段數(shù)值進(jìn)行整定時(shí)，供電線路末端的兩相最小短路電流為本階段的靈敏系數(shù)，主要目的是為了滿足整定保護(hù)需求。

但是從某煤礦的具體實(shí)施情況來看，其井下選擇的變電站高壓反饋線路設(shè)置的方式為兩段式過電流保護(hù)，特別是煤礦生產(chǎn)的特殊性，在煤礦供電系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，需要將故障快速切斷，再加上供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，所涉及到的供電級(jí)較多，速斷延時(shí)總體較長(zhǎng)，在對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)時(shí)，零時(shí)限速斷電流保護(hù)是最為根本的保護(hù)，若出現(xiàn)的故障，“越級(jí)跳閘”則會(huì)發(fā)生。

1.2 供電系統(tǒng)失壓脫扣保護(hù)

某煤礦在具體操作時(shí)，為了確保整個(gè)系統(tǒng)不出現(xiàn)無(wú)計(jì)劃停電的情況，在整個(gè)供電系統(tǒng)恢復(fù)了供電之后，設(shè)備可自動(dòng)運(yùn)行，且均設(shè)置了欠壓釋放線圈，也就是說若供電系統(tǒng)中的欠壓釋放線圈達(dá)到了額定電壓的65%，則可進(jìn)行吸合，若在35%之下，則釋放，在兩者之間時(shí)，則整個(gè)工作的可靠性較差。若某煤礦變電站內(nèi)分開復(fù)合開關(guān)出現(xiàn)了短路，整個(gè)線路中的母線會(huì)在瞬間失去壓力，其他開關(guān)欠壓線圈也會(huì)有對(duì)應(yīng)的動(dòng)作發(fā)生，從而導(dǎo)致供電系統(tǒng)出現(xiàn)了“越級(jí)跳閘”，給整個(gè)煤礦系統(tǒng)生產(chǎn)的可持續(xù)性與安全性帶來的影響較大。

2 煤礦供電系統(tǒng)防越級(jí)跳閘技術(shù)應(yīng)用

為了更好確保某煤礦生產(chǎn)的安全性，設(shè)計(jì)了如下解決方案：

2.1 選擇使用了網(wǎng)絡(luò)智能繼電保護(hù)技術(shù)

針對(duì)某煤礦出現(xiàn)的越級(jí)跳閘的問題，本次在對(duì)該煤礦供電系統(tǒng)進(jìn)行整改時(shí)，選擇使用了具有較好閉鎖功能的防越級(jí)跳閘智能保護(hù)裝置，該裝置相對(duì)于傳統(tǒng)的繼電保護(hù)方式有著明顯的改進(jìn)，例如，其通信技術(shù)為實(shí)時(shí)通信，通信路徑為千兆高速光纖網(wǎng)絡(luò)，所有的變電所中的保護(hù)裝置在進(jìn)行信息的交換時(shí)選擇使用的是交換機(jī)，同時(shí)，加入了“保護(hù)互鎖”功能，若下級(jí)出現(xiàn)的故障，上級(jí)線路則會(huì)全部實(shí)現(xiàn)閉鎖，同時(shí)出現(xiàn)選擇性跳閘，越級(jí)跳閘的情況則會(huì)避免。若故障開關(guān)拒動(dòng)，則保護(hù)系統(tǒng)的后備保護(hù)系統(tǒng)會(huì)動(dòng)作，與出現(xiàn)故障位置距離最近的上級(jí)開光會(huì)發(fā)生動(dòng)作，則故障會(huì)被排除。同時(shí)，系統(tǒng)能夠進(jìn)行自我診斷，若出現(xiàn)了故障，對(duì)于故障點(diǎn)可自我診斷并進(jìn)行報(bào)警，確保故障點(diǎn)能夠及時(shí)被維修人員掌握，保證系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間處于正常工作狀態(tài)[1]。

2.2 選擇采用失壓延時(shí)保護(hù)技術(shù)

雖然采用了2.1中所述的智能保護(hù)技術(shù)，但是為了更好提升某煤礦運(yùn)行的安全性，在某煤礦的壓配電裝置的內(nèi)部設(shè)計(jì)安裝了一個(gè)阻容儲(chǔ)能設(shè)備，然后再通過對(duì)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)的方式，對(duì)供電系統(tǒng)中欠壓釋放圈的實(shí)際的帶電時(shí)間進(jìn)行控制，確保供電系統(tǒng)的失壓保護(hù)動(dòng)作能夠有效的滿足某煤礦的供電系統(tǒng)的實(shí)際需求。采用該種設(shè)計(jì)方式，可以將電壓波動(dòng)的時(shí)間有效的躲過，確保短路保護(hù)動(dòng)作跳閘在失壓保護(hù)之前，整個(gè)供電系統(tǒng)的保護(hù)順序則可按照正常的順序進(jìn)行，提升某煤礦供電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

2.3 具體系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式

首先，對(duì)于某煤礦內(nèi)同一個(gè)變電所保護(hù)裝置的實(shí)際距離相對(duì)較近時(shí)，選擇使用礦用屏蔽雙絞線的方式進(jìn)行連接，該種方式總體較為簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性與可靠性均較強(qiáng)。

其次，若變電站與變電站之間的距離相對(duì)較遠(yuǎn)，為了提升整個(gè)系統(tǒng)信號(hào)傳遞的可靠性與實(shí)時(shí)性，選擇使用了千兆工業(yè)以太網(wǎng)，各個(gè)開光保護(hù)裝置通過通信通道實(shí)現(xiàn)有效連接，形成一個(gè)完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)，具體見圖2所示[2]。

第三，選擇使用失壓延時(shí)技術(shù)，在某煤礦的高壓配電裝置中，加入阻容儲(chǔ)能裝置，若某煤礦的供電系統(tǒng)中出現(xiàn)了瞬間的失壓，可以在該瞬間為整個(gè)煤礦的欠壓線路供應(yīng)足量的電[3]。

第四，在地面35kV變電所供電調(diào)度監(jiān)控中心安裝3臺(tái)服務(wù)器，其中1臺(tái)作為通信服務(wù)器、另外2臺(tái)作為數(shù)據(jù)視頻服務(wù)器兼監(jiān)控工作站，相互備用，同時(shí)，將相關(guān)的視頻監(jiān)視軟件、電力監(jiān)控組態(tài)軟件安裝到其中，形成全面的監(jiān)控品臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)供電監(jiān)控系統(tǒng)的有效監(jiān)管[4]。

3 結(jié)束語(yǔ)

在將該系統(tǒng)應(yīng)用到某煤礦的供電系統(tǒng)之后，某煤礦供電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性相對(duì)于先前出現(xiàn)了明顯的增加，各種類型的“越級(jí)跳閘”事故實(shí)現(xiàn)了有效的避免，有效減少了某煤礦的故障停電和非計(jì)劃停電，同時(shí)，對(duì)于出現(xiàn)的停電的范圍也在最大限度的范圍內(nèi)控制到了最小，有效防止了由于大范圍的停電而給整個(gè)煤礦安全帶來的危害。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧喜山，張祖濤，李衛(wèi)濤.煤礦供電系統(tǒng)基于縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理的防越級(jí)跳閘技術(shù)研究[J].煤礦機(jī)械，2011，32（04）：71-73.

[2]張漢昌，都波.短路速斷閉鎖防越級(jí)跳閘技術(shù)在煤礦高壓供電系統(tǒng)的研究[J].煤礦機(jī)電，2014（05）：38-40.

[3]張軍安，李玉偉.智能網(wǎng)絡(luò)保護(hù)技術(shù)在煤礦供電系統(tǒng)防越級(jí)跳閘中的應(yīng)用[J].中州煤炭，2013（07）：79-81+84.

[4]王晉宏，張作龍.基于光纖縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)的煤礦電網(wǎng)防越級(jí)跳閘裝置研究[J].煤礦機(jī)電，2012（02）：48-51.

作者簡(jiǎn)介：陳偉雄（1989-），男，福建永春人，大專，助理工程師，研究方向：煤礦機(jī)電技術(shù)與應(yīng)用。