煤礦井下電網(wǎng)越級(jí)跳閘原因及對(duì)策

種志敏

摘 要：該文圍繞煤礦井下供電系統(tǒng)的情況，結(jié)合井下電網(wǎng)的建設(shè)特點(diǎn)，對(duì)煤礦井下電網(wǎng)越級(jí)跳閘的原因展開(kāi)分析，提出了諸如井下高壓電網(wǎng)防越級(jí)跳閘等解決措施，對(duì)于數(shù)字化保護(hù)防止越級(jí)跳閘的技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：井下電網(wǎng) 越級(jí)跳閘 防治措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TD611.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）03（c）-0062-02

電纜在運(yùn)行中容易受到磨損或者負(fù)荷較大造成的損傷，例如：絕緣擊穿形成的短路問(wèn)題，電纜由于擠壓、碰撞、燒電機(jī)等情況引起的越級(jí)跳閘等，都會(huì)造成大范圍的事故發(fā)生，不僅出現(xiàn)面積性很大的停電，也會(huì)帶來(lái)瓦斯超限等危險(xiǎn)，威脅井下設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)和人身安全，給煤礦帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，選用繼電保護(hù)裝置，縮小停電范圍的方法，對(duì)于確保井下安全生產(chǎn)是行之有效的。

1 煤礦井下電網(wǎng)越級(jí)跳閘的主因

（1）由于開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)的配置不當(dāng)，是造成煤礦井下電網(wǎng)越級(jí)跳閘的主因之一。煤礦產(chǎn)量的不斷提高，一些大型設(shè)備的使用給井下的電網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)了很大的負(fù)荷，需要不斷地加強(qiáng)高壓防爆開(kāi)關(guān)設(shè)備的檢修，這樣就難以做到與地面變電所的供電設(shè)備合理搭配。井下電網(wǎng)使用的高壓防爆開(kāi)關(guān)包含了繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間、采樣時(shí)間、單片機(jī)的處理時(shí)間、繼電器信號(hào)輸出時(shí)間，還包括了高壓防爆開(kāi)關(guān)的固有動(dòng)作時(shí)間、跳閘電磁鐵的動(dòng)作時(shí)間、跳閘機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)間以及真空斷路器的動(dòng)作時(shí)間等。井下的環(huán)境惡劣，如濕度過(guò)大可能造成高壓防爆開(kāi)關(guān)出現(xiàn)卡澀、不靈活的情況，帶來(lái)開(kāi)關(guān)的固有動(dòng)作時(shí)間增加，容易帶來(lái)短路故障，使得地面的高壓開(kāi)關(guān)柜動(dòng)作快于井下的防爆開(kāi)關(guān)，因此，帶來(lái)井下越級(jí)跳閘的現(xiàn)象。

（2）由于煤礦的保護(hù)開(kāi)關(guān)裝置的使用壽命到期，年限較長(zhǎng)的使用性能在變差，檢測(cè)的精度變差，保護(hù)不齊全導(dǎo)致動(dòng)作遲緩以及動(dòng)作值和計(jì)算值的誤差變大，設(shè)備的線路發(fā)生故障后，開(kāi)關(guān)的誤動(dòng)和拒動(dòng)出現(xiàn)，導(dǎo)致越級(jí)跳閘。

（3）傳統(tǒng)的速斷保護(hù)方案已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前的上下級(jí)的級(jí)差解體配合的原則整定。即便是上級(jí)保護(hù)應(yīng)比下級(jí)保護(hù)時(shí)限多出0.5 s，并且由于礦井的高壓真空配電開(kāi)關(guān)的固定動(dòng)作時(shí)間受到的干擾因素較大，在動(dòng)作時(shí)間的切斷限制范圍規(guī)定上一般設(shè)定為0.03～0.31 s，井下供電的上一級(jí)開(kāi)關(guān)一般使用的是高壓開(kāi)關(guān)柜，速斷的動(dòng)作時(shí)間設(shè)定在0.2 s，井下發(fā)生了短路故障后，高壓真空配電開(kāi)關(guān)有時(shí)會(huì)延遲打開(kāi)高壓開(kāi)關(guān)的裝置，形成越級(jí)跳閘。

（4）井下供電線路發(fā)生短路的話，會(huì)產(chǎn)生較大的電流。長(zhǎng)距離供電線路中，首段和末端的短路電流差別較大，短路電流變化趨勢(shì)較陡，繼電保護(hù)的范圍就較大。供電線路較短的時(shí)間，線路首端以及末端的短路電流值出現(xiàn)相似的情況，線路短路電流的變化趨勢(shì)也趨于平緩，在達(dá)到一定的可靠指標(biāo)后，速斷保護(hù)的范圍將逐漸趨于消亡。井下煤礦采用的多位長(zhǎng)度較短的多段線路電纜，構(gòu)成供電網(wǎng)絡(luò)，這樣的上下級(jí)的短路電流難以區(qū)分，這時(shí)速斷保護(hù)范圍基本為零的速斷保護(hù)，由于短路中產(chǎn)生的電流較大，上下級(jí)保護(hù)動(dòng)作的條件需要得到同時(shí)的滿足，因此，在上下級(jí)保護(hù)動(dòng)作的條件如果得不到同時(shí)滿足，就會(huì)造成越級(jí)跳閘行為。目前井下已經(jīng)進(jìn)入了智能化管理階段，例如：當(dāng)下一級(jí)電路發(fā)生短路故障時(shí)，要讓上下級(jí)保護(hù)都同時(shí)啟動(dòng)，就有可能出現(xiàn)上下級(jí)的短路故障，導(dǎo)致越級(jí)跳閘的事情發(fā)生。

2 井下高壓電網(wǎng)防止越級(jí)跳閘的方法

（1）在供電方式的方式上，采用獨(dú)立的供電或者雙回路措施，或者順應(yīng)當(dāng)今供電方式選擇供電網(wǎng)絡(luò)電纜的架構(gòu)方式，實(shí)行獨(dú)立的雙回路供電。這樣，當(dāng)某一回路停止工作，那么其他供電方式也可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立雙回路供電，可以擔(dān)負(fù)起負(fù)責(zé)供電工作的爭(zhēng)產(chǎn)運(yùn)行的職責(zé)。由于環(huán)形的供電倒閘較為復(fù)雜，因此將環(huán)形供電減少供電級(jí)數(shù)，是一種有效地防止越級(jí)跳閘的方法。當(dāng)電源出現(xiàn)停電后，另一回電源承擔(dān)了全部負(fù)荷，負(fù)荷過(guò)大引起的過(guò)負(fù)荷跳閘，針對(duì)這一現(xiàn)象，應(yīng)在井下重要的負(fù)荷位置，如局部通風(fēng)機(jī)和瓦斯抽放泵站等位置采用雙回路的供電，這樣變電所就能通過(guò)自動(dòng)切換功能保證供電的連續(xù)性[2]。

（2）改造井下高壓配電開(kāi)關(guān)的高壓保護(hù)器，將使用年限過(guò)久和保護(hù)功能不全的高壓保護(hù)器進(jìn)行更換，使用保護(hù)功能齊全，保護(hù)整定值能夠滿足連續(xù)數(shù)字化整定技術(shù)要求的高壓保護(hù)器進(jìn)行井下開(kāi)關(guān)保護(hù)安全運(yùn)行的工作。

（3）正確計(jì)算和整定高壓保護(hù)定制，可以有效地縮小停電范圍，使得變電所進(jìn)線開(kāi)關(guān)處于過(guò)載保護(hù)狀態(tài)，過(guò)電流保護(hù)按照一回線路跳閘后負(fù)荷增加的電流值進(jìn)行整定后，地面變電所的速斷保護(hù)定制按照井下和中央變電所的保護(hù)范圍的要求，應(yīng)大于線路的15%的長(zhǎng)度值，如果這部分的要求沒(méi)有得到滿足，可以使用帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)配合相鄰元件的最大三相短路電流進(jìn)行動(dòng)作電流的配合，按照整定后的最大條件的回路電纜與井下中央變電所實(shí)現(xiàn)速斷保護(hù)值日的檔次拉開(kāi)。

（4）由于線路中的供電級(jí)數(shù)較大的高壓配電開(kāi)關(guān)的保護(hù)裝置會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作的問(wèn)題，因此，應(yīng)盡量避免誤動(dòng)作的發(fā)生，使用性能好精度高的微機(jī)原理實(shí)現(xiàn)綜合保護(hù)功能，具體講就是將速斷時(shí)間差設(shè)置在0.1～0.3 s之間，將過(guò)電流保護(hù)的時(shí)間級(jí)差設(shè)定在下一級(jí)的過(guò)電流保護(hù)時(shí)間級(jí)差之間，最末一級(jí)的開(kāi)關(guān)裝設(shè)的速斷時(shí)間為0.1～0.2 s[3]。

（5）引進(jìn)的煤礦供電防越級(jí)跳閘數(shù)字保護(hù)系統(tǒng)，利用高速光纖和納秒級(jí)同步技術(shù)，使得井下高壓防爆配電開(kāi)關(guān)電流的數(shù)據(jù)能夠與地面控制中心的保護(hù)主機(jī)進(jìn)行連接，形成主機(jī)上配套差保護(hù)的動(dòng)作線路主保護(hù)，識(shí)別光纖保護(hù)的CT飽和，使得井下智能保護(hù)器在失去工作電源的情況上依然能夠繼續(xù)工作，確保失壓后的保護(hù)可靠動(dòng)作，起到防止電網(wǎng)越級(jí)跳閘事故發(fā)生。

3 結(jié)語(yǔ)

該文對(duì)于煤礦井下的電網(wǎng)越級(jí)跳閘的原因進(jìn)行了分析，實(shí)際上該文談及的原因僅為其中的一部分，并針對(duì)性地提出了防治的方法。例如：廣泛使用的綜合保護(hù)器，可以對(duì)井下高壓防爆開(kāi)關(guān)進(jìn)行保護(hù)；與監(jiān)測(cè)中心、調(diào)度室等一起并列，能夠使監(jiān)測(cè)中心、調(diào)度室在一起，構(gòu)成煤礦電網(wǎng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。采用微機(jī)繼電保護(hù)裝置應(yīng)用后，可以更好地防治井下電網(wǎng)的越級(jí)跳閘故障的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1] 周文鎖.煤礦井下電網(wǎng)越級(jí)跳閘原因及對(duì)策[J].同煤科技，2014（2）：30-32.

[2] 李寶強(qiáng).煤礦井下電網(wǎng)越級(jí)跳閘的原因及對(duì)策[J].中國(guó)科技縱橫，2013（6）：194.

[3] 王玉梅，王樂(lè)樂(lè)，馮紅坤，等.基于站域保護(hù)的煤礦井下電網(wǎng)防越級(jí)技術(shù)研究[J].電子測(cè)量技術(shù)，2016，39（11）：36-40.