礦井供電系統(tǒng)防越級(jí)跳閘技術(shù)研究

李坤

摘要：通常，煤礦作業(yè)都是在井下進(jìn)行，井下工作環(huán)境惡劣，工作空間窄小，操作人員對(duì)電纜的使用方法不正確，供電時(shí)變頻器、軟啟動(dòng)器等機(jī)電設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，因此，其在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候會(huì)因?yàn)楣舱襁^(guò)電壓造成電纜短路，導(dǎo)致電纜著火，供電系統(tǒng)頻繁的出現(xiàn)高壓短路問(wèn)題。為了有效預(yù)防礦井供電系統(tǒng)的越級(jí)跳閘故障，有必要對(duì)礦井供電系統(tǒng)防越級(jí)跳閘技術(shù)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：礦井;供電系統(tǒng);防越級(jí)跳閘技術(shù)

1對(duì)防越級(jí)跳閘技術(shù)的分析

第一，縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)技術(shù)是用電纜或者光纖縱向?qū)⒕€路兩端的保護(hù)裝置連起來(lái)，當(dāng)出現(xiàn)短路現(xiàn)象的時(shí)候，通過(guò)對(duì)比兩端的電流和相位，系統(tǒng)則能夠很快的找出故障區(qū)域，然后在離故障區(qū)域最近的地方跳閘，防止了越級(jí)跳閘?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生的效果較好，改進(jìn)的工作量較小，對(duì)于新建的煤礦以及舊開(kāi)關(guān)的改進(jìn)很適用。缺點(diǎn)是不能保護(hù)母線所出現(xiàn)的故障。第二，通信級(jí)聯(lián)閉鎖技術(shù)是結(jié)合了差動(dòng)保護(hù)原理和網(wǎng)絡(luò)閉鎖原理，出現(xiàn)短路故障時(shí)，短路地方的下一級(jí)從站還不能檢查出故障信號(hào)，檢查故障信號(hào)的保護(hù)裝置出現(xiàn)推遲開(kāi)啟，則對(duì)上一級(jí)主站的故障信號(hào)進(jìn)行封閉。如果沒(méi)接收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)，閉鎖信號(hào)將在延時(shí)過(guò)后自動(dòng)解除，然后本級(jí)跳閘。通信級(jí)聯(lián)閉鎖技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)和高速通信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，能有效防止越級(jí)跳閘。缺點(diǎn)是改進(jìn)的工作量較大，而且每一級(jí)的保護(hù)裝置都具有延時(shí)的作用，導(dǎo)致無(wú)法快速進(jìn)行選擇。第三，通過(guò)GOOSE的防越級(jí)跳閘技術(shù)與上一個(gè)技術(shù)的原理相似。由于GOOSE通信系統(tǒng)不通過(guò)會(huì)話層、傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層，所以信息傳送的速度很快。此方法的優(yōu)點(diǎn)是信息傳送的速度較快，能很快的把故障切斷，防止了由于故障處理延時(shí)使得事故的發(fā)生。

2礦井供電系統(tǒng)出現(xiàn)越級(jí)跳閘的原因

2.1保護(hù)控制裝置的問(wèn)題

礦井供電系統(tǒng)的安全性是通過(guò)保護(hù)控制裝置來(lái)控制的，是供電系統(tǒng)能正常工作必不可少的設(shè)備。對(duì)一個(gè)煤礦來(lái)說(shuō)，適合本礦情況的保護(hù)控制裝置是至關(guān)重要的，合適的保護(hù)裝置還能提高其性能，以滿足煤礦中有關(guān)保護(hù)控制裝置的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。假使因?yàn)楸Ｗo(hù)控制裝置本身的原因造成不能立即判斷出出現(xiàn)問(wèn)題，沒(méi)有即使報(bào)警，或是誤判了問(wèn)題的發(fā)生，都會(huì)造成越級(jí)跳閘情況的發(fā)生。

2.2防爆開(kāi)關(guān)的問(wèn)題

瓦斯爆炸是煤礦生產(chǎn)過(guò)程中最怕發(fā)生的，瓦斯爆炸不僅會(huì)影響生產(chǎn)進(jìn)度，而且直接威脅著井下工人的生命安全。所以大部分煤礦上都會(huì)安裝防爆開(kāi)關(guān)。其中在防爆開(kāi)關(guān)外還應(yīng)該安裝一塊專用電源及備用的電源。主開(kāi)關(guān)及主電路主線上連接著防爆開(kāi)關(guān)，假使防爆開(kāi)關(guān)受到破損，則直接會(huì)影響到控制電路，這也會(huì)造成礦井供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘。

2.3繼電保護(hù)的問(wèn)題

所有電力系統(tǒng)中的機(jī)器都會(huì)設(shè)定一個(gè)電壓警戒線，當(dāng)電力出現(xiàn)負(fù)載的情況時(shí)，電力系統(tǒng)會(huì)跳閘，以此來(lái)確保機(jī)器及其人員的安全。由于井下的工作空間狹小，所以大部分的煤礦都選擇短線路的供電方案。其中在礦井供電系統(tǒng)受保護(hù)時(shí)，過(guò)流保護(hù)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)時(shí)間差的情況，此情況會(huì)造成供電系統(tǒng)的越級(jí)跳閘。

3礦井供電系統(tǒng)防越級(jí)跳閘技術(shù)研究

3.1礦井集中控制技術(shù)

分站設(shè)備是分站集中控制方法的關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)，工作中至少安裝一臺(tái)分站設(shè)備，而且安裝的分站設(shè)備需與井下綜采面的其他防越級(jí)跳閘開(kāi)關(guān)具有較好的通信聯(lián)系，以此來(lái)預(yù)防及控制礦井供電系統(tǒng)中越級(jí)跳閘情況。假如井下的某處線路發(fā)生了短路問(wèn)題時(shí)，防越級(jí)跳閘開(kāi)關(guān)能立即檢測(cè)到并作出反應(yīng)，并且將故障信號(hào)傳送到分站，分站在將此信號(hào)通過(guò)預(yù)先設(shè)置好的供電網(wǎng)絡(luò)關(guān)系進(jìn)行辨別，然后找出離出現(xiàn)故障最近地方的開(kāi)關(guān)，分站對(duì)其發(fā)出指令，使得開(kāi)關(guān)跳閘，達(dá)到對(duì)供電系統(tǒng)中類似故障的預(yù)防及控制。在實(shí)際的運(yùn)行中，對(duì)此技術(shù)的通信系統(tǒng)要求比較高，如果通信出現(xiàn)故障，分站則不能立即做出響應(yīng)，因此造成礦井供電系統(tǒng)的安全。

3.2電氣閉鎖技術(shù)

由于煤礦井下的環(huán)境惡劣、復(fù)雜，電纜設(shè)備的閉鎖信號(hào)遠(yuǎn)距離輸送較為困難，造成電氣閉鎖防越級(jí)跳閘方法在預(yù)防礦井供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘故障的時(shí)候，出現(xiàn)誤跳及拒動(dòng)的現(xiàn)象，難以較好的將電氣閉鎖防越級(jí)方法在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。而且，此方法在電氣閉鎖情況下還需整理雜亂的電纜線路，還要注意每根電纜線間的連接方法，更加大了難度。電氣閉鎖防越級(jí)跳閘技術(shù)在電力變電站供電系統(tǒng)中的電源線路采用的是雙回路設(shè)計(jì)，這樣在正常運(yùn)行或是檢修時(shí)都能夠?qū)㈤_(kāi)關(guān)在兩條線間進(jìn)行串聯(lián)或是并聯(lián)。此方法使得電纜線路連接與實(shí)際的設(shè)計(jì)方案變得更為復(fù)雜，增加了難度。電氣閉鎖的不足之處是自檢信息不夠完善，所以在正常工作下閉鎖器或電纜線路常出現(xiàn)問(wèn)題，并且不能立即發(fā)現(xiàn)，以至于造成安全隱患。同時(shí)也增加了電纜線路檢修和維護(hù)的難度，這也是電氣閉鎖技術(shù)不能立即防止礦井供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘的主要因素所在。

3.3基于縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的防越級(jí)跳閘技術(shù)

基于縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的防越級(jí)跳閘技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)越級(jí)跳閘技術(shù)的改良，主要是通過(guò)光纖通信信道進(jìn)行輸電線路兩端信息的傳遞，以此來(lái)保護(hù)輸電線路，基于基爾霍夫電流定律，及時(shí)的判別出故障所發(fā)生的地方，這是此項(xiàng)技術(shù)的亮點(diǎn)之處，且還能夠有效的控制保護(hù)動(dòng)作，是目前最成熟的技術(shù)，已經(jīng)得到了廣泛的推廣及應(yīng)用。

3.4基于全網(wǎng)數(shù)據(jù)共享的數(shù)字化變電站技術(shù)

一些煤礦使用基于全網(wǎng)數(shù)據(jù)共享的數(shù)字化變電站方法，但是，實(shí)際應(yīng)用中此方法并不特別好。其中關(guān)鍵設(shè)備是光纖數(shù)字通信接口，礦井的保護(hù)器通過(guò)光纖把電氣信息傳輸?shù)綌?shù)字變電站，以此來(lái)合并單元結(jié)構(gòu)部分，并且分析所收集的各個(gè)線路的信息，然后由數(shù)字化變電站合并單元對(duì)問(wèn)題進(jìn)行處理，以此來(lái)控制礦井供電系統(tǒng)的越級(jí)跳閘問(wèn)題。此技術(shù)是可以減少變電站內(nèi)部大量電纜線路的連接，但是對(duì)防越級(jí)跳閘情況的作用不明顯。

4結(jié)語(yǔ)

總之，礦井供電系統(tǒng)對(duì)于煤礦生產(chǎn)具有重要的意義。因此，為了防止越級(jí)跳閘問(wèn)題的發(fā)生，應(yīng)該對(duì)傳統(tǒng)的防越級(jí)跳閘保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行改。對(duì)于不同的煤礦來(lái)說(shuō)，應(yīng)該選用一個(gè)適合本礦生產(chǎn)的防越級(jí)跳閘技術(shù)，以此確保礦井電力系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。

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（作者單位：鄂爾多斯市中北煤化工有限公司）