越級(jí)跳閘防范在煤礦供電系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

晁輝

摘 要：井下作業(yè)面臨多種惡劣的環(huán)境及復(fù)雜條件，常使得煤礦供電系統(tǒng)電路常出現(xiàn)故障及對正常運(yùn)行造成影響。如越級(jí)跳閘事故的發(fā)生將對其井下供電線路的運(yùn)行及確保井下開采工作的開展發(fā)揮積極作用。本文結(jié)合現(xiàn)有煤礦開采實(shí)際情況，對供電線路越級(jí)跳閘事故出現(xiàn)的原因及應(yīng)對措施進(jìn)行了討論，提出了具體技術(shù)及策略，以便為后期供電安全保證及開采有效進(jìn)行提供參考，以其確保煤礦開采安全及提高經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：越級(jí)跳閘；保護(hù)裝置；供電線路；供電系統(tǒng)

煤礦生產(chǎn)中的供電安全至關(guān)重要，而在井下供電過程中，隨著開采的有序進(jìn)行，供電線路逐漸延開采方向向前延伸，其供電線路逐漸變長，一旦發(fā)生短路等一系列故障，則容易造成整個(gè)供電線路故障及危機(jī)開采工作的有序進(jìn)行。如供電線路在井下常出現(xiàn)的多級(jí)開關(guān)同時(shí)越級(jí)跳閘的情況，對礦區(qū)的生產(chǎn)及運(yùn)行造成了嚴(yán)重的影響，且可能引發(fā)一系列安全事故的發(fā)生。對于此，應(yīng)對煤礦供電系統(tǒng)運(yùn)行中所出現(xiàn)的越級(jí)跳閘事故，相關(guān)單位應(yīng)采取有效的措施加以應(yīng)對，以保證礦區(qū)開采有效進(jìn)行及保障安全。

1 煤礦供電線路越級(jí)跳閘出現(xiàn)原因及分析

關(guān)于煤礦生產(chǎn)中越級(jí)跳閘故障的發(fā)生，其主要原因可能是供電線路設(shè)計(jì)問題及電氣元件故障等，具體來講，主要包括以下幾個(gè)方面：

1.1開關(guān)控制電源故障；如瓦斯氣體的存在，當(dāng)?shù)V區(qū)生產(chǎn)中的供電線路一旦出現(xiàn)漏電情況等，必然造成瓦斯爆炸事故。防爆開關(guān)的設(shè)計(jì)雖可在一定程度上避免爆炸的產(chǎn)生，但如主線路出現(xiàn)問題，則防爆開關(guān)控制電路也會(huì)造成影響，即造成保護(hù)裝置運(yùn)行故障，進(jìn)而引起越級(jí)跳閘故障的發(fā)生及對供電運(yùn)行造成影響。

1.2保護(hù)裝置故障；如保護(hù)裝置設(shè)置的目的主要是為煤礦涉筆存在安全情況時(shí)進(jìn)行報(bào)警，即對其靈敏性的要求較高，如靈敏性降低，則對于設(shè)備運(yùn)行可能存在的故障不能產(chǎn)生及時(shí)報(bào)警，以致越級(jí)跳閘故障的發(fā)生。

1.3井下環(huán)境的影響；井下開采環(huán)境較為惡劣，且空間狹小，空氣潮濕等因素對電力設(shè)備運(yùn)行造成影響。如井下供電線路運(yùn)行中受到諧波的干擾使得已設(shè)置的設(shè)備保護(hù)裝置受到影響，使設(shè)備誤操作情況發(fā)生及造成跳閘事故發(fā)生。

1.4電壓及其他因素；礦井設(shè)備剛開始啟動(dòng)時(shí)會(huì)造成較大的電壓波動(dòng)，如電壓波動(dòng)在未觸及安全警戒線時(shí)則會(huì)使保護(hù)開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)，從而造成跳閘事故發(fā)生。再如繼電保護(hù)不到位，如在煤礦開采的供電設(shè)備中，往往會(huì)設(shè)定一個(gè)電壓警戒線，一旦發(fā)生電量負(fù)載就會(huì)自行切斷電源，使供電系統(tǒng)發(fā)生越級(jí)跳閘的現(xiàn)象，從而對煤礦開采的電氣設(shè)備和工作人員的生命安全進(jìn)行保障。

2 煤礦開采供電線路越級(jí)跳閘故障防范措施及分析

綜合現(xiàn)有情況，針對前面所提及的在煤礦開采中所出現(xiàn)的越級(jí)跳閘事故的原因，在實(shí)際煤礦開采中應(yīng)采取有效的措施加以應(yīng)對及防止越級(jí)跳閘故障的發(fā)生，具體來講，煤礦開采供電線路越級(jí)跳閘故障防范措施可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮，具體如下：

2.1應(yīng)用現(xiàn)有數(shù)字化集成防越級(jí)跳閘技術(shù)；對于該方案，其主要是利用電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理來防止越級(jí)跳閘事件的發(fā)生，其使傳統(tǒng)主保護(hù)階段式電流保護(hù)轉(zhuǎn)為數(shù)字集成化保護(hù)，使得其控制更加精準(zhǔn)及有效。如圖1所示的陜西榆林神東煤礦所采用的數(shù)字化集成保護(hù)技術(shù)的防越級(jí)跳閘原理圖，具體如圖1所示。該結(jié)構(gòu)有3層結(jié)構(gòu)，并為實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的及時(shí)全方位采集，該技術(shù)引入了GPS同步技術(shù)。其中，以上所述3層結(jié)構(gòu)的過程層主要任務(wù)在于完成各間隔開關(guān)量、電流、電壓，并將數(shù)據(jù)通過光纖傳送到間隔層，以使安裝在隔爆開關(guān)里的保護(hù)器起到合并器的作用。間隔層接收來自過程層的數(shù)據(jù)，并通過集成的保護(hù)測控裝置，從而完成對整個(gè)系統(tǒng)的測控、邏輯運(yùn)算、保護(hù)，而間隔層的控制信號(hào)也是通過光纖下達(dá)至過程層，

控制繼電器完成跳閘動(dòng)作。而對于該系統(tǒng)運(yùn)行而言，雖可以起到防止越級(jí)跳閘的目的，但對數(shù)據(jù)采用的要求及可靠性較高，且采用集成化設(shè)計(jì)，科技含量高級(jí)自動(dòng)化程度高，但投資費(fèi)用較高，實(shí)際開采應(yīng)綜合考慮。

2.2基于電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的防越級(jí)跳閘方案設(shè)計(jì)；對于該方案，其主要是將線路的主保護(hù)階段式電流保護(hù)原理升級(jí)為電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理來解決以上所述的跳閘問題。而對于該原理，其主要是利用基爾霍夫定律而制成，如采用光纖或電纜將線路兩端的保護(hù)裝置連接起來，以通過改變被保護(hù)線路兩側(cè)的電流及相位而對輸電線路故障進(jìn)行判斷，從而確定是否需要切斷故障線路。如圖2所示，當(dāng)線路出現(xiàn)故障（K處發(fā)生短路故障），則必然造成L2末端電流變小至零。而流過線路L2首端電流I3為短路故障電流。此時(shí)，當(dāng)通過電纜獲得電流值，做差后即通過差值來判定故障的發(fā)生部位；如故障發(fā)生在線路內(nèi)，則開關(guān)QF3發(fā)生跳閘，而當(dāng)故障在線路外，則QF4與QF5不發(fā)生動(dòng)作，可避免越級(jí)跳閘的發(fā)生。對于該種技術(shù)，其無需對其進(jìn)行特殊化設(shè)計(jì)，通常只需直接接入原有的自動(dòng)化系統(tǒng)即可，對原有電路的改造量小。同時(shí)，該類處置方式技術(shù)成熟及具有較好的選擇性，動(dòng)作靈敏及可快速的切除保護(hù)區(qū)的故障。但該種方式在當(dāng)母線發(fā)生短路故障時(shí)則無法解決漏電保護(hù)的無選擇性問題，因此，對于該類技術(shù)的使用則必須配置階段性保護(hù)裝置，以確保供電線路正常的運(yùn)行。

2.3加強(qiáng)供電線路管理及對各各級(jí)開關(guān)進(jìn)行保護(hù)整定；供電線路的管理也是主要的防越級(jí)跳閘事故發(fā)生的主要措施，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)及手段對供電線路進(jìn)行優(yōu)化，并采取有效的措施對一些供電線路設(shè)置所存在的不合理及不正確的部位進(jìn)行清理或調(diào)整，如采取對各個(gè)不同系統(tǒng)分別供電等可對保證供電線路合理有序運(yùn)行起到關(guān)鍵作用。再如對供電設(shè)備進(jìn)行合理的維護(hù)及保養(yǎng)也是關(guān)鍵，定期排查及巡視，可對減少越級(jí)跳閘發(fā)揮積極作用。而同時(shí)，對井下各級(jí)開關(guān)進(jìn)行整定也是關(guān)鍵，如合理匹配各個(gè)開關(guān)柜及防爆開關(guān)的參數(shù)，以對其供電配合方案進(jìn)行優(yōu)化，如在條件允許情況下放大速斷保護(hù)定值等可在避免進(jìn)行盲區(qū)及防止越級(jí)跳閘狀況發(fā)生發(fā)揮積極作用。

3 結(jié)束語

綜上所述，煤礦生產(chǎn)有效運(yùn)行必須依靠可靠的供電系統(tǒng)安全作為保證。而對于井下作業(yè)的特殊性及其他因素考慮，供電線路的安全保證需作為重點(diǎn)進(jìn)行考慮。如現(xiàn)有礦區(qū)開采中所出現(xiàn)的供電線路越級(jí)跳閘事故的發(fā)生將對礦區(qū)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的災(zāi)害。對于此，分析礦區(qū)生產(chǎn)中所出現(xiàn)的供電線路越級(jí)跳閘事故發(fā)生的原因并采取有效的措施加以應(yīng)對及防范將對保證礦區(qū)井下開采工作的順利進(jìn)行及保證礦區(qū)開采安全發(fā)揮積極作用。本文結(jié)合實(shí)際情況，結(jié)合現(xiàn)有煤礦開采實(shí)際情況，對供電線路越級(jí)跳閘事故出現(xiàn)的原因及應(yīng)對措施進(jìn)行了討論，提出了具體技術(shù)及策略，以便為后期供電安全保證及開采有效進(jìn)行提供參考。

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