煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)分析

賈瑞堂蘇祥江

（1.貴州黔西能源開發(fā)有限公司，貴州 黔西 551500；2.兗礦貴州能化有限公司，貴州 貴陽 550000）

煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)分析

賈瑞堂1蘇祥江2

（1.貴州黔西能源開發(fā)有限公司，貴州 黔西 551500；2.兗礦貴州能化有限公司，貴州 貴陽 550000）

由于煤礦開采是在地下進(jìn)行的，其中的空氣相對地面比較稀薄，潮濕陰暗，工作設(shè)備較多，在這種環(huán)境下，電纜很容易發(fā)生短路情況，越級跳閘時有發(fā)生。文章以煤礦供電系統(tǒng)越級跳閘產(chǎn)生的原因作為切入點(diǎn)，研究和分析了煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)及其應(yīng)用。

煤礦供電系統(tǒng)；煤礦開采；防越級跳閘技術(shù)；光纖縱差保護(hù)技術(shù)；煤礦開采

煤礦開采作為一項復(fù)雜工程，作業(yè)場地主要是在地下進(jìn)行，存在著一定的安全隱患，若是不能采取一定的措施加以排除，不但影響開采工作，還直接影響工作人員的生命財產(chǎn)安全。煤礦供電系統(tǒng)是煤礦開采的照明系統(tǒng)，在煤礦開采中占據(jù)著重要地位。由于煤礦開采是在地下進(jìn)行的，其中的空氣相對地面比較稀薄，潮濕陰暗，工作設(shè)備較多，在這種環(huán)境下，電纜很容易發(fā)生短路情況，越級跳閘時有發(fā)生，對地下操作造成或多或少的影響。所以在煤礦開采的過程中，應(yīng)該注重對設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格檢查，注重對煤礦供電系統(tǒng)的防越跳閘技術(shù)，從而保證煤礦開采的有效進(jìn)行。

1 煤礦供電系統(tǒng)越級跳閘產(chǎn)生的原因

由于煤礦開采工作環(huán)境比較惡劣，加上環(huán)境中的水分、空氣等因素，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。我國現(xiàn)階段的地下采礦的供電設(shè)備主要由兩部分組成：一部分是電氣設(shè)備；另一部分是電纜部分。由于電纜在地下惡劣的環(huán)境中很容易發(fā)生氧化還原反應(yīng)，加上其抗阻性能不是很高，容易造成兩端電流差比較大，極易產(chǎn)生一系列問題：

1.1 保護(hù)控制裝置產(chǎn)生相應(yīng)的問題

保護(hù)控制裝置是煤礦開采設(shè)備的重要組成部分，是保證煤礦開采工作的關(guān)鍵裝置，對煤礦開采的供電系統(tǒng)起到一定的保護(hù)作用，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。在煤礦開采的過程中，應(yīng)該選取適宜的保護(hù)控制裝置，注重保護(hù)裝置的性能要求。只有高性能的保護(hù)控制裝置，采用有效的方式維持煤礦供電系統(tǒng)的正常進(jìn)行。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、儲存中產(chǎn)生安全隱患能夠及時發(fā)出預(yù)警，所以保護(hù)控制裝置必須具有一定的靈敏性。若是保護(hù)控制裝置的靈敏性不高，則保護(hù)裝置運(yùn)行的速度就比較慢，存在的誤差也會比較大，就不能充分發(fā)揮報警的作用，不可避免地會產(chǎn)生越級跳閘的情況。

1.2 受到礦井內(nèi)部環(huán)境的影響

由于煤礦開采工作是在井底作業(yè)下完成的，礦井的環(huán)境比較惡劣，空間范圍相對狹窄，空氣潮濕、不流通，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)生錯誤操作，從而導(dǎo)致越級跳閘情況的發(fā)生。

1.3 電壓不穩(wěn)定導(dǎo)致越級跳閘

煤礦開采作為一項比較復(fù)雜而長期的工作，需要投入大量的人力、物力、財力。在煤礦開采的過程中，需要使用各種不同的電氣設(shè)備，并要同時啟動多種設(shè)備和機(jī)械，在這種情況下容易導(dǎo)致電壓不穩(wěn)定。在電壓不穩(wěn)定的情況，外界環(huán)境不穩(wěn)定，也容易引起波動。如果電壓在瞬間發(fā)生波動的時候，并沒有觸動到安全警戒線，那么保護(hù)開關(guān)就會自動啟動，從而引起越級跳閘。

1.4 繼電保護(hù)不到位

電壓警戒線一直以來是煤礦開采工作中的重要組成，針對路線的故障問題，能夠及時地切斷電源，避免故障帶來較大的損害，這也是越級跳閘的常見情況，有助于保障設(shè)備運(yùn)行的正常性和工作人員生命財產(chǎn)安全。由于礦井過于狹窄，開采單位為了更好地利用開采空間、提升開采效率，一般都會采用短線路的供電系統(tǒng)方式，這種供電方式存在一定的局限性，加上煤礦井下環(huán)境的特殊性，很容易發(fā)生越級跳閘的情況。

1.5 開關(guān)的質(zhì)量問題

在煤礦生產(chǎn)過程中，由于礦井內(nèi)部環(huán)境比較復(fù)雜、設(shè)備比較繁多，其中各個設(shè)備、各個線路的開關(guān)裝置也是比較繁多。若是這些開關(guān)裝置的質(zhì)量不過關(guān)，聯(lián)動性不高，出現(xiàn)開關(guān)難以啟動，開關(guān)啟動時間較長，開關(guān)開啟得比較混亂，也容易產(chǎn)生越級跳閘的情況。

2 煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)及其應(yīng)用

2.1 通訊保護(hù)技術(shù)

在煤礦生產(chǎn)的過程中，通訊保護(hù)技術(shù)是煤礦開采技術(shù)的重要組成部分，是保證煤礦開采過程中煤礦井下人員與煤礦地面人員之間進(jìn)行溝通和交流的重要設(shè)施，登記有效地監(jiān)控煤礦供電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。通訊保護(hù)技術(shù)的形式，是在煤礦開采的地面上，合理科學(xué)地設(shè)置一個監(jiān)控主機(jī)，為了保證開采有效進(jìn)行，一般會在礦井內(nèi)部安裝智能保護(hù)器，這種智能的保護(hù)器是在監(jiān)控主機(jī)的監(jiān)控下進(jìn)行工作的，從而有效地監(jiān)控煤礦供電系統(tǒng)，有效地掌握各個開關(guān)之間的信息。如果在煤礦供電系統(tǒng)中，某一個開關(guān)智能保護(hù)器的數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，監(jiān)控主機(jī)能夠快速地提取信息，通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析和研究，將相應(yīng)的偏差數(shù)據(jù)與正常開關(guān)的定值進(jìn)行比較，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)動作進(jìn)行控制，避免越級跳閘的現(xiàn)象發(fā)生。在煤礦開采過程中，使用這種通訊保護(hù)技術(shù)是運(yùn)用智能化控制的重要體現(xiàn)，可以以監(jiān)控主機(jī)作為依托，通過高新技術(shù)煤礦生產(chǎn)中的設(shè)備開關(guān)進(jìn)行有效控制。一般情況下，在煤礦生產(chǎn)的過程中，為了避免一些安全隱患的發(fā)生，都會采用速斷跳閘的方式。但是開關(guān)跳閘往往需要一定的時間，監(jiān)控主機(jī)接受信息并發(fā)出指令的時候也要一定的時間，也就是等到指令發(fā)出時間一般要比開關(guān)跳閘時間要長，在通訊保護(hù)過程中應(yīng)該注重保護(hù)器的選取，便于保證通訊質(zhì)量。

2.2 光纖縱差保護(hù)技術(shù)

光纖縱差保護(hù)與其他技術(shù)相比，更具有實用性能，它是線路保護(hù)不可或缺的一項技術(shù)，屬于差動保護(hù)技術(shù)，在煤礦供電系統(tǒng)中占據(jù)著重要作用。這種技術(shù)主要依賴于光纖縱差保護(hù)器，具有較好的實用特點(diǎn)。在現(xiàn)實生活中，這種技術(shù)以電氣量作為依托，形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，在光纖傳輸?shù)淖饔孟聦崿F(xiàn)雙側(cè)通訊，重視兩側(cè)之間的電氣量比較。與一般的差動保護(hù)相比，光纖差動保護(hù)改變了以往兩側(cè)的電流差比較形式，不再運(yùn)用控制電纜形成差流回路，而是以信息傳輸?shù)闹饕€路作為主保護(hù)區(qū)域，能夠?qū)€路全部長度實現(xiàn)保護(hù)。也就是說，在煤礦生產(chǎn)的過程中，一旦供電系統(tǒng)出現(xiàn)不應(yīng)該的通信故障問題，光纖差動保護(hù)技術(shù)能夠很快地實現(xiàn)電流速斷保護(hù)。光纖縱差保護(hù)器作為路線保護(hù)中的重要組成部分，能夠根據(jù)上下兩級開關(guān)的電流差，有效地實現(xiàn)保護(hù)效果。其工作原理便是一旦發(fā)生問題，下級開關(guān)的光纖差動保護(hù)器會發(fā)送相應(yīng)的信號給上級開關(guān)的光纖差動保護(hù)器，便于有效地分析兩端的電流差，達(dá)到及時阻斷的效果。若是分析出上下級開關(guān)之間的電流差異不大，則說明電路正常。若是分析出上級開關(guān)遠(yuǎn)超于下級開關(guān)，那么說明電路中可能很大程度上出現(xiàn)短路問題，便能及時有效地斷開上級開關(guān)，達(dá)到切斷短路路線的作用。若不是出現(xiàn)短路情況，而是故障因素，也能根據(jù)這個原理，上級開關(guān)的光纖縱差保護(hù)器也會及時地切斷開關(guān)，可見光纖縱差保護(hù)技術(shù)在煤礦開采中具有重要的作用和意義。

2.3 分站集中控制防越級跳閘技術(shù)

分站集中控制技術(shù)是煤礦采集過程中比較常見的一種技術(shù)，這種技術(shù)是防越級跳閘的關(guān)鍵技術(shù)，是在供電系統(tǒng)中設(shè)置相應(yīng)的分站設(shè)備，運(yùn)用這種分站設(shè)備與煤礦供電系統(tǒng)中最常防越級跳閘開關(guān)建立相應(yīng)的聯(lián)系。如果在煤礦生產(chǎn)的過程中，供電系統(tǒng)出現(xiàn)短路問題，相應(yīng)的防越級跳閘開關(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，以故障結(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)，避免故障的蔓延。盡管分站集中控制技術(shù)是一種有效的防越級跳閘方式，但是在使用的過程中還存在一定的問題。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，若是存在一定的問題，很容易影響分站集中控制技術(shù)的保護(hù)效果。

3 結(jié)語

要保證煤礦開采工作的有效進(jìn)行，提升開采效果和質(zhì)量，就必須注重煤礦開采過程中的供電系統(tǒng)的保護(hù)，運(yùn)用現(xiàn)代化的技術(shù)保證供電系統(tǒng)處于正常的運(yùn)行中，避免越級跳閘情況的發(fā)生。煤礦企業(yè)應(yīng)該根據(jù)實際情況，結(jié)合煤礦特點(diǎn)，摒棄以往的保護(hù)措施，采用現(xiàn)代化的防越級跳閘保護(hù)系統(tǒng)，保證供電系統(tǒng)正常運(yùn)行，從而保證煤礦的生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

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[4]肖正煒．煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)研究[J]．內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014，6（23）.

[5]徐志龍，李國龍，丁娜．基于網(wǎng)絡(luò)分析的煤礦井下供電防越級跳閘系統(tǒng)研究[J]．學(xué)園，2015，31（3）.

（責(zé)任編輯：周 瓊）

TD611

1009-2374（2017）12-0273-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.139

賈瑞堂（1987-），男，山東曲阜人，貴州黔西能源開發(fā)有限公司助理工程師，研究方向：煤礦供電。

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