煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)研究

郝躍峰

摘要：煤礦的開采過程中，受環(huán)境因素、地理因素、技術(shù)條件等影響，以及其他相關(guān)因素的差異性和不確定性，很容易造成電纜短路情況，致使煤礦企業(yè)供電系統(tǒng)越級跳閘問題普遍存在。這將造成煤礦開采過程中大面積停電、電壓不穩(wěn)、電纜著火等諸多不安全因素。本文闡述了煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘的功能分析、存在的問題以及關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：煤礦;供電系統(tǒng);防越級跳閘技術(shù)

引言

煤礦開采作為一項(xiàng)高危險(xiǎn)的工作，通常在地下進(jìn)行，存在著一定的安全隱患。為了保障煤礦開采的安全，保證供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性是關(guān)鍵問題。由于煤礦開采在井下進(jìn)行的，空氣相對地面比較稀薄，潮濕陰暗，工作設(shè)備較多，設(shè)備會對電纜的使用造成影響，電纜很容易發(fā)生短路情況，越級跳閘時(shí)有發(fā)生，從而影響煤礦正常開采，還對工作人員的生命造成威脅。所以在煤礦開采過程中應(yīng)嚴(yán)格對設(shè)備進(jìn)行檢查，加強(qiáng)對煤礦供電系統(tǒng)的防越級跳閘技術(shù)分析，從而保證煤礦開采的有效進(jìn)行。

煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘的功能分析

防越級跳閘保護(hù)系統(tǒng)是在數(shù)字化變電站技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在各種大容量的處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用秒級同步采樣專利技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的速斷過流保護(hù)方式，在保護(hù)線路的過程中，采用高速光纖通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，可以預(yù)計(jì)全站故障的發(fā)生，并且對漏電保護(hù)進(jìn)行集中選線，從而減少越級跳閘的發(fā)生。在防越級跳閘保護(hù)系統(tǒng)中，由于使用了先進(jìn)的數(shù)字化變電站技術(shù)，可以很好地解決供電系統(tǒng)的越級跳閘問題，還實(shí)現(xiàn)了雙重化的配置，和傳統(tǒng)的保護(hù)系統(tǒng)相比具有多方面的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)勢，具有良好的保護(hù)性能，動(dòng)作的區(qū)域是固定的，因此可以不需要時(shí)間級差的配合，在任何點(diǎn)內(nèi)都不會發(fā)生跳閘。在使用過程中，如果開關(guān)偶然出現(xiàn)失靈的情況，開啟上一級后備保護(hù)，并切斷下一級的故障，也可以避免越級跳閘的發(fā)生。

煤礦供電系統(tǒng)中越級跳閘存在的問題

煤礦開采的工作環(huán)境比較惡劣，開采設(shè)備在運(yùn)行的過程中，容易出現(xiàn)各種問題，直接影響開采工作的正常進(jìn)行。在地下煤礦開采過程中，供電設(shè)備主要由電氣設(shè)備和電纜兩部分組成。電纜的阻抗性能不是很高，容易造成兩端電流差比較大，但是電纜的兩端短路電流差值并沒有那么大，而是比較接近，很難進(jìn)行區(qū)分。我國很多煤礦企業(yè)的高壓保護(hù)措施都不夠完善，存在著一些問題，容易出現(xiàn)保護(hù)失靈以及誤動(dòng)作等現(xiàn)象，當(dāng)這種問題出現(xiàn)時(shí)，供電系統(tǒng)的上級保護(hù)裝置會自動(dòng)啟動(dòng)，這是越級跳閘現(xiàn)象發(fā)生的主要原因。以下是對煤礦供電系統(tǒng)中越級跳閘存在的問題進(jìn)行分析。

保護(hù)控制裝置出現(xiàn)問題

保護(hù)控制裝置是保證供電系統(tǒng)正常運(yùn)行的設(shè)備，其主要功能是對供電系統(tǒng)進(jìn)行安全保護(hù)。能夠有效地保證供電系統(tǒng)正常運(yùn)行，在煤礦安全生產(chǎn)中具有重要作用和意義。所以煤礦企業(yè)應(yīng)該選擇適宜的保護(hù)控制裝置，對保護(hù)控制裝置的性能提出較高的要求，只有保護(hù)控制裝置的性能較高，才能滿足礦井內(nèi)保護(hù)裝置的標(biāo)準(zhǔn)。保護(hù)控制裝置具有一定的預(yù)警性能，一旦在煤礦開采過程中出現(xiàn)安全隱患或者設(shè)備在運(yùn)行中產(chǎn)生安全隱患能夠及時(shí)發(fā)出預(yù)警，所以保護(hù)控制裝置必須具有一定的靈敏性。如果啟動(dòng)保護(hù)控制裝置之后，啟動(dòng)保護(hù)裝置運(yùn)行的速度較慢或者本身存在的誤差較大，那么對采礦設(shè)備在生產(chǎn)運(yùn)行中的靈敏度也會降低，從而不能發(fā)揮警報(bào)提醒作用，容易導(dǎo)致越級跳閘的現(xiàn)象發(fā)生。除此之外，如果保護(hù)控制裝置本身內(nèi)部存在著問題，就會對安全隱患進(jìn)行錯(cuò)誤的判斷，從而導(dǎo)致越級跳閘發(fā)生。

受到礦井內(nèi)部環(huán)境的影響

煤礦開采工作在礦井下進(jìn)行，礦井中空間有限、存在有毒有害氣體并且濕度較大，很容易直接影響供電系統(tǒng)的電力設(shè)施，使得電力設(shè)備的運(yùn)行不正常，產(chǎn)生一系列的問題。變頻器會在電力設(shè)備的影響下產(chǎn)生不良現(xiàn)象，保護(hù)設(shè)備也會受到諧波的干擾，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤操作，從而導(dǎo)致越級跳閘情況的發(fā)生。

電壓問題

煤礦開采是一項(xiàng)長期復(fù)雜的工作，需要使用到各種不同的電氣設(shè)備，尤其是在煤礦開采剛開工的過程中，需要同時(shí)啟動(dòng)多種設(shè)備和機(jī)械，從而導(dǎo)致電壓的短時(shí)不穩(wěn)定。同時(shí)電壓受到外部因素的影響，易引起電壓波動(dòng)，在電壓波動(dòng)的瞬間并不會觸及安全警戒線的臨界值，保護(hù)開關(guān)會自動(dòng)啟動(dòng)，導(dǎo)致越級跳閘。

繼電保護(hù)出現(xiàn)問題

設(shè)定電壓警戒線就是在煤礦開采設(shè)備中，一旦發(fā)生電路中電量負(fù)載就會自行切斷電源，出現(xiàn)電力系統(tǒng)跳閘現(xiàn)象，從而對煤礦電氣設(shè)備和人員的安全進(jìn)行保護(hù)。由于礦井下空間狹小，短線路的供電方式為大多數(shù)煤礦企業(yè)所用，這種供電方式存在一定的局限性。在供電系統(tǒng)保護(hù)過程中，由于過流保護(hù)的時(shí)間差會導(dǎo)致供電系統(tǒng)的越級跳閘。

開關(guān)控制電源出現(xiàn)問題

由于井下存在瓦斯氣體，如果開關(guān)出現(xiàn)漏電極有可能導(dǎo)致瓦斯的爆炸，對礦井中相關(guān)工作人員的生命安全構(gòu)成很大威脅。為了避免這種情況往往在設(shè)置防爆開關(guān)的同時(shí)配置專用的配套電源和后備電源。防爆開關(guān)接在主線電路的開關(guān)周邊，如果發(fā)生損壞，那么防爆開關(guān)會對控制電路產(chǎn)生一定的不良影響，導(dǎo)致供電系統(tǒng)越級跳閘。

煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘的關(guān)鍵技術(shù)

通訊保護(hù)技術(shù)

通信保護(hù)是監(jiān)控主機(jī)與開關(guān)智能保護(hù)器聯(lián)系，并對智能保護(hù)器進(jìn)行監(jiān)控，全面掌握煤礦供電系統(tǒng)的各個(gè)開關(guān)的信息。當(dāng)智能保護(hù)器的數(shù)字出現(xiàn)偏差，監(jiān)控主機(jī)能夠快速地提取信息研究分析，從而有效地判斷短路線路的位置，并采取相應(yīng)的措施，發(fā)出控制短路線路的指令，從而對短路線路的上級開關(guān)動(dòng)作進(jìn)行控制，避免越級跳閘的現(xiàn)象發(fā)生。通訊保護(hù)技術(shù)是智能化控制的體現(xiàn)，在地面就可以對正常煤礦開采過程中的設(shè)備開關(guān)進(jìn)行控制。

光纖縱差保護(hù)技術(shù)

光纖縱差保護(hù)技術(shù)主要功能就是保護(hù)縱差，關(guān)鍵設(shè)備為光纖縱差保護(hù)器，是煤礦供電系統(tǒng)中防越級跳閘保護(hù)技術(shù)。當(dāng)供電系統(tǒng)中的光纖通信發(fā)生故障的時(shí)候，就會投入電流速斷保護(hù)。煤礦企業(yè)在生產(chǎn)過程中，采用光纖縱差保護(hù)技術(shù)進(jìn)行防越級跳閘的實(shí)際過程中，如果光纖的縱差聯(lián)絡(luò)出現(xiàn)故障，那么故障電路就會被自動(dòng)切斷，而如果是復(fù)合線和母線出現(xiàn)故障的話，一般會有一定的時(shí)間延遲，時(shí)間延遲過后也會解決跳閘問題，從而使供電系統(tǒng)可以正常運(yùn)行。

分站集中控制防越級跳閘技術(shù)

分站集中控制技術(shù)是煤礦開采過程中比較常見的防越級跳閘的關(guān)鍵技術(shù)。將分站集中控制技術(shù)應(yīng)用到煤礦供電系統(tǒng)中，建立防越級跳閘開關(guān)的相互聯(lián)系。如果煤礦開采過程中，供電系統(tǒng)出現(xiàn)短路，防越級跳閘開關(guān)能夠準(zhǔn)確地獲取相關(guān)數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳輸給分站，分站對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，再得出相應(yīng)的故障結(jié)果后，然后給故障結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送相應(yīng)的指令，從而有效地控制相應(yīng)的開關(guān)，對故障進(jìn)行控制。分站集中控制技術(shù)比較注重防越級跳閘開關(guān)和分站之間的緊密聯(lián)系，若是存在一定通訊故障，很容易影響分站集中控制技術(shù)的保護(hù)效果。

結(jié)語

為保證煤礦開采安全穩(wěn)定運(yùn)行，提升開采效率和開采質(zhì)量，就必須保障煤礦的供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，避免越級跳閘現(xiàn)象的發(fā)生。煤礦企業(yè)在進(jìn)行防越級跳閘，必須根據(jù)煤礦生產(chǎn)的實(shí)際情況選擇最合理的防越級跳閘技術(shù)，保證供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

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