煤礦供電系統(tǒng)防越級(jí)跳閘技術(shù)應(yīng)用

馬新春

摘要：煤礦供電系統(tǒng)整體運(yùn)行的平穩(wěn)性對(duì)于提升作業(yè)的安全性非常有效。在目前煤礦井下作業(yè)逐漸普遍的狀況下，煤礦內(nèi)部的供電系統(tǒng)通常以井下供電系統(tǒng)為主，不管是生產(chǎn)環(huán)節(jié)還是開采作業(yè)環(huán)節(jié)，供電方式都迅速向縱向、橫向方面延伸。井下供電系統(tǒng)具有供電距離短的特點(diǎn)，很易引發(fā)短路、跳閘現(xiàn)象的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：煤礦企業(yè);供電系統(tǒng);防越級(jí)跳閘技術(shù);應(yīng)用;井下作業(yè)

1 煤礦供電系統(tǒng)所出現(xiàn)越級(jí)跳閘現(xiàn)象的成因

1.1 短路保護(hù)整定難度提升

因?yàn)榫碌拿旱V供電系統(tǒng)具有復(fù)雜性，在線路零秒速斷保護(hù)中缺乏保護(hù)區(qū)，只要線路故障產(chǎn)生，處于上級(jí)及幾級(jí)之上的大部分開關(guān)都難以對(duì)線路電流發(fā)生的微妙變化進(jìn)行感知，此時(shí)，多級(jí)開關(guān)零秒速斷保護(hù)器會(huì)瞬間發(fā)生跳閘，這是越級(jí)跳閘的原因所在。并且大多數(shù)井下的供電系統(tǒng)缺乏時(shí)間級(jí)差，因此，過流保護(hù)整體存在較大困難，只要短路故障發(fā)生，越級(jí)跳閘就會(huì)立馬出現(xiàn)。除此之外，煤礦井下頻繁出現(xiàn)的防爆開關(guān)拒動(dòng)問題也是引發(fā)越級(jí)跳閘現(xiàn)象的因素之一。

1.2 光纖縱差保護(hù)的效果較差

目前，為井下供電系統(tǒng)提供保護(hù)的主體一般是光纖縱差保護(hù)。雖然該保護(hù)可以對(duì)越級(jí)跳閘問題進(jìn)行一定避免，然而線路系統(tǒng)通常包含多端線路，簡(jiǎn)單的也是三端線路，解決起來較為困難，通常是由于光纖縱差保護(hù)所涉及的理論基礎(chǔ)以兩端線路理論為主，這對(duì)于三端線路的解決是存在不足的。

1.3 失壓保護(hù)整定難度高

在開關(guān)拒動(dòng)現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，大多數(shù)煤礦井下的保護(hù)線路會(huì)瞬間處在失壓保護(hù)的狀態(tài)中，并且一些開關(guān)還將出現(xiàn)不同程度的延時(shí)問題，這給失壓保護(hù)整定帶去了難題。除此之外，部分失壓保護(hù)器的脫扣值精準(zhǔn)度不高的問題也是影響失壓保護(hù)整定的一大因素。若短路故障出現(xiàn)的位置和母線之間具有很近的距離，那么母線失壓現(xiàn)象就極易出現(xiàn)，也會(huì)較易引發(fā)其他開關(guān)保護(hù)系統(tǒng)越級(jí)跳閘問題的發(fā)生。另外，井下所安置的開關(guān)的整體質(zhì)量及作業(yè)人員的動(dòng)作快慢同樣是引發(fā)越級(jí)跳閘問題的關(guān)鍵因素。

2 國(guó)內(nèi)外常見的防越級(jí)跳閘技術(shù)及產(chǎn)品的發(fā)展?fàn)顩r

2.1 地面通訊保護(hù)法

該方法的應(yīng)用原理是經(jīng)由地面的監(jiān)控主機(jī)和全部開關(guān)的智能保護(hù)器開展通訊，在讀取煤礦內(nèi)全部開關(guān)的電流信號(hào)后，開展和全部開關(guān)各自定值的比較操作，從而對(duì)短路位置進(jìn)行判斷，并由地面的監(jiān)控主機(jī)對(duì)指令進(jìn)行發(fā)出，通過對(duì)短路處上級(jí)開關(guān)的控制，以跳閘的形式對(duì)短路線路進(jìn)行切斷。因?yàn)閼{借計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊、判別和再發(fā)出指令要滿足一定的時(shí)間需求，但是開關(guān)保護(hù)器會(huì)在20ms的時(shí)間內(nèi)對(duì)速斷跳閘進(jìn)行啟動(dòng)，而計(jì)算機(jī)對(duì)指令的發(fā)出時(shí)間要比保護(hù)器的速斷跳閘時(shí)間多得多，所以地面通訊法通常使用的保護(hù)器都是較為特殊的，其在正常通訊時(shí)應(yīng)對(duì)本地的保護(hù)功能進(jìn)行取消，通訊功能一力由地面的計(jì)算進(jìn)行控制;對(duì)于不正常的通訊狀況，可以靈活地對(duì)本地的保護(hù)功能進(jìn)行切換。

2.2 電流速斷閉鎖法

電流速斷閉鎖法是一項(xiàng)較為常見的防越級(jí)跳閘技術(shù)，本文以常州天地自動(dòng)化股份有限公司所研發(fā)的防越級(jí)跳閘成套裝置對(duì)電流速斷閉鎖法進(jìn)行介紹。該系統(tǒng)主要運(yùn)用二級(jí)的防越級(jí)跳閘措施，主要以硬件短路跳閘的閉鎖裝置及軟件延時(shí)為基礎(chǔ)，并由CZB1綜合保護(hù)器、系統(tǒng)軟件、專用短路檢測(cè)模塊、通信網(wǎng)路以及防越級(jí)跳閘裝置五大方面組成。該系統(tǒng)運(yùn)用的開關(guān)都具備短路閉鎖信號(hào)專用的綜合智能保護(hù)器，該保護(hù)器能夠?qū)Χ搪沸盘?hào)進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)短路閉鎖信號(hào)進(jìn)行輸出。在電路線路的某個(gè)位置出現(xiàn)短路時(shí)，故障位置的全部上級(jí)開關(guān)將經(jīng)由短路電流，而對(duì)故障位置的下級(jí)開關(guān)來講，短路電流則不通過。短路處的上級(jí)各開關(guān)保護(hù)器能夠?qū)Υ蠖搪冯娏鬟M(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)閉鎖信號(hào)進(jìn)行發(fā)出：對(duì)于每一開關(guān)保護(hù)器來講，其短路閉鎖信號(hào)和上級(jí)開關(guān)的智能保護(hù)器閉鎖的輸入端直接相接，促使閉鎖的上級(jí)開關(guān)速斷保護(hù)功能的及時(shí)發(fā)揮，從而阻礙速斷跳閘的出現(xiàn)，此時(shí)，短路處下級(jí)的開關(guān)保護(hù)器所包含的短路電流專用采集模塊，將難以對(duì)短路大電流進(jìn)行檢測(cè)，從而限制閉鎖信號(hào)及短路信號(hào)的發(fā)揮，這樣一來，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)上級(jí)開關(guān)速斷保護(hù)功能的不閉鎖。

2.3 光纖保護(hù)法

光纖保護(hù)法所運(yùn)用的儀器主要是專用光纖縱差保護(hù)器，其通常將縱差保護(hù)認(rèn)定為主保護(hù)，而電流速斷保護(hù)的作用只能于光纖通信出現(xiàn)中斷時(shí)才能發(fā)揮，否則電流速斷作用將自動(dòng)退出。對(duì)于下級(jí)開關(guān)的光纖縱差保護(hù)器來講，其輸出信號(hào)經(jīng)由光纖和上級(jí)開關(guān)的光纖縱差保護(hù)器信號(hào)輸入端直接連接，從而將下級(jí)開關(guān)的電流信號(hào)合理地傳輸?shù)缴霞?jí)開關(guān)光纖縱差保護(hù)器中，并且下級(jí)開關(guān)的光纖縱差保護(hù)器對(duì)兩個(gè)開關(guān)的電流差進(jìn)行高效計(jì)算。在正常運(yùn)行的狀態(tài)下，兩開關(guān)間的線路基本不出現(xiàn)短路，因此電流差值是零。而在兩開關(guān)間發(fā)生短路的狀態(tài)下，短路處的上級(jí)開關(guān)會(huì)通過大電流，對(duì)于短路處的下級(jí)開關(guān)來講，則不流通大電流，這時(shí)短路處上級(jí)開關(guān)的光纖縱差保護(hù)器就能夠?qū)ι舷录?jí)之間開關(guān)的電流差進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。在差值和保護(hù)器跳閘的啟動(dòng)值極為接近時(shí)，短路處的上級(jí)開關(guān)會(huì)迅速跳閘，從而對(duì)短路線路進(jìn)行切斷。在短路處的一級(jí)開關(guān)由于故障出現(xiàn)而發(fā)生拒動(dòng)時(shí)，其上一級(jí)開關(guān)的保護(hù)器會(huì)將過流保護(hù)合理地限定延長(zhǎng)一段時(shí)間，在時(shí)間到了之后，上一級(jí)的開關(guān)會(huì)快速跳閘，從而對(duì)短路電路進(jìn)行切除。

3 結(jié)語(yǔ)

井下作業(yè)通常具有封閉性高、陰暗潮濕的特點(diǎn)，常常是電路故障頻繁出現(xiàn)的關(guān)鍵位置。為了促使供電系統(tǒng)運(yùn)行效果的高效實(shí)現(xiàn)，必須給予該問題高度重視。在對(duì)防越級(jí)跳閘系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)用時(shí)，要充分考慮其功能發(fā)揮條件的滿足。

參考文獻(xiàn)：

[1]龐壽亮.論煤礦供電系統(tǒng)防越級(jí)跳閘技術(shù)應(yīng)用[J].大科技，2014（36）：287-288.