煤礦供電系統(tǒng)防越級(jí)跳閘技術(shù)應(yīng)用分析

夏凱

【摘 ?要】本文首先對(duì)煤礦供電系統(tǒng)發(fā)生越級(jí)跳閘的原因進(jìn)行分析，主要包括保護(hù)控制裝置出現(xiàn)問題、電壓不穩(wěn)定、繼電保護(hù)不到位等情況，然后介紹了煤礦供電系統(tǒng)防越級(jí)跳閘技術(shù)及其應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了有效防止煤礦供電系統(tǒng)出現(xiàn)越級(jí)跳閘的現(xiàn)象。

【關(guān)鍵詞】煤礦;供電系統(tǒng);防越級(jí)跳閘

0 引言

由于煤礦井下開采危險(xiǎn)性很高，為了更大程度的保護(hù)煤礦工人的生命安全、保障煤礦的安全開采，就必須確保供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。由于煤礦開采在井下進(jìn)行，隨著大量的機(jī)械設(shè)備不斷在井下應(yīng)用，井下的供電線路也越來(lái)越復(fù)雜，不同機(jī)械設(shè)備對(duì)電纜的使用要求各不相同。所以煤礦井下的電氣設(shè)備和電纜往往容易發(fā)生短路，進(jìn)而導(dǎo)致越級(jí)跳閘，影響煤礦的正常開采，同時(shí)還會(huì)對(duì)井下的工作人員造成生命威脅，因此必須對(duì)煤礦井下的所有電氣設(shè)備和電纜定期進(jìn)行嚴(yán)格地檢查，專業(yè)技術(shù)人員還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)煤礦供電系統(tǒng)的防越級(jí)跳閘技術(shù)研究。

1 煤礦供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘產(chǎn)生的原因

由于煤礦井下開采的工作環(huán)境十分惡劣，所以開采設(shè)備容易受到外界因素的影響，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備受到損壞。在實(shí)際開采的過程中，井下供電系統(tǒng)主要由電氣設(shè)備和電纜組成，其中電纜的抗阻性能較差，電纜兩端的短路電流差值較大，而電纜的兩端短路電流差值并沒有那么大，但是比較接近，因此很難將這兩種情況區(qū)分開來(lái)。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)很多煤礦企業(yè)的高壓保護(hù)措施不夠完善，都存在著一些問題，容易出現(xiàn)保護(hù)失靈以及誤動(dòng)作等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致下級(jí)保護(hù)無(wú)法正常使用，在這種情況下，上級(jí)保護(hù)裝置便會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，從而導(dǎo)致越級(jí)跳閘的現(xiàn)象發(fā)生。引起供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘現(xiàn)象發(fā)生的原因有多種，以下就常見的四種展開討論。

1.1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)可以正常運(yùn)行的裝置，主要對(duì)供電系統(tǒng)的安全性進(jìn)行控制，在保證煤礦安全生產(chǎn)過程中發(fā)揮著巨大的作用。因此煤礦企業(yè)應(yīng)該選擇適宜的保護(hù)控制裝置，對(duì)保護(hù)控制裝置的性能提出了較高的要求，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)控制裝置主要針對(duì)煤礦開采過程或者設(shè)備存在的安全隱患進(jìn)行警報(bào)，因此需要對(duì)安全隱患存在較大的靈敏性。若是啟動(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(duì)設(shè)備以及生產(chǎn)過程的靈敏度也會(huì)降低，從而不能發(fā)揮警報(bào)提醒作用，使越級(jí)跳閘的現(xiàn)象發(fā)生。此外，如果保護(hù)控制裝置本身內(nèi)部存在著問題，就會(huì)對(duì)安全隱患進(jìn)行錯(cuò)誤的判斷，從而導(dǎo)致越級(jí)跳閘發(fā)生。

1.2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，而礦井中的環(huán)境往往比較惡劣，空間狹小，并且里面的空氣潮濕，潮濕的空氣會(huì)對(duì)供電系統(tǒng)中的電力設(shè)施造成一定的影響，變頻器會(huì)在電力設(shè)施的影響下產(chǎn)生不良的現(xiàn)象。電力系統(tǒng)的保護(hù)設(shè)備也會(huì)受到諧波的干擾，最終對(duì)保護(hù)設(shè)備的保護(hù)性能造成嚴(yán)重的影響，保護(hù)設(shè)備會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤的操作，從而導(dǎo)致越級(jí)跳閘。

1.3電壓不穩(wěn)定

煤礦開采是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，需要使用各種不同的電氣設(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。此外，電壓還受到外界環(huán)境因素的影響，也容易引起波動(dòng)。若是電壓在瞬間發(fā)生波動(dòng)的時(shí)候，并沒有觸動(dòng)到安全警戒線，那么保護(hù)開關(guān)就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，從而引起越級(jí)跳閘。

1.4繼電保護(hù)不到位

在煤礦開采的供電設(shè)備中，通常會(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)自動(dòng)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(duì)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。但是由于礦井內(nèi)部的空間非常有限，因此煤礦企業(yè)往往選擇短線路的供電系統(tǒng)方式，所以煤礦生產(chǎn)過程中采用傳統(tǒng)的三段式過流保護(hù)就不能適應(yīng)這種情況，不能滿足供電系統(tǒng)的要求，在供電系統(tǒng)的保護(hù)過程中，會(huì)由于過流時(shí)間差出現(xiàn)越級(jí)跳閘的現(xiàn)象[1]。

2 煤礦供電系統(tǒng)防越級(jí)跳閘技術(shù)及其應(yīng)用

2.1通訊保護(hù)技術(shù)

通訊保護(hù)就是在煤礦開采的地面設(shè)置一個(gè)監(jiān)控主機(jī)，在礦井內(nèi)部安裝智能保護(hù)器，監(jiān)控主機(jī)與開關(guān)智能保護(hù)器聯(lián)系，可以對(duì)智能保護(hù)器進(jìn)行監(jiān)控，從而全面掌握煤礦供電系統(tǒng)的各個(gè)開關(guān)的信息。一旦某一個(gè)開關(guān)智能保護(hù)器的數(shù)字出現(xiàn)偏差，監(jiān)控主機(jī)就可以將其與正常開關(guān)的定值進(jìn)行比較而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(duì)短路線路的上級(jí)開關(guān)動(dòng)作進(jìn)行控制，避免越級(jí)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)，需要在地面就可以對(duì)正常煤礦開采過程中的設(shè)備開關(guān)進(jìn)行控制。一般地，開關(guān)在啟動(dòng)速斷跳閘的過程中需要一定時(shí)間，這個(gè)時(shí)間通?？刂圃?0毫秒左右，而地面的監(jiān)控主機(jī)在接收到開關(guān)的信息、對(duì)開關(guān)信息進(jìn)行判斷分析到最后的發(fā)出指令需要花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間，一般需要40～120毫秒的時(shí)間，因此監(jiān)控主體發(fā)出控制指令的時(shí)間是超過啟動(dòng)速斷的跳閘時(shí)間的。因此在使用通訊保護(hù)技術(shù)的時(shí)候，地面通訊應(yīng)該選擇特殊的保護(hù)器[2]。

2.2防越級(jí)跳閘保護(hù)系統(tǒng)

防越級(jí)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(lái)的，在各種大容量的處理基礎(chǔ)的基礎(chǔ)上，采用秒級(jí)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(duì)漏電保護(hù)進(jìn)行集中選線，從而減少越級(jí)跳閘的發(fā)生。在使用過程中，如果需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，只需要將新設(shè)備接入到通信網(wǎng)絡(luò)上就可以進(jìn)行升級(jí)。在防越級(jí)跳閘保護(hù)系統(tǒng)中，采用的保護(hù)器為煤礦專用智能保護(hù)器，安裝的位置在配電所高壓防爆配電開關(guān)中，在一定的范圍內(nèi)，可以將開入量和模擬量等信息進(jìn)行數(shù)字化處理，然后通過傳輸接口將其傳輸?shù)郊杀Ｗo(hù)測(cè)控主機(jī)上，集成保護(hù)測(cè)控主機(jī)就可以對(duì)接收到的信息，發(fā)出進(jìn)行跳閘的控制指令。在防越級(jí)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(jí)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(shì)，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(jí)差的配合，在任何點(diǎn)內(nèi)都不會(huì)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(jí)后備保護(hù)，并切斷下一級(jí)的故障，也可以避免越級(jí)跳閘的發(fā)生。傳統(tǒng)的保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)運(yùn)行的時(shí)間在35分鐘左右，而防越級(jí)跳閘保護(hù)系統(tǒng)的平均保護(hù)運(yùn)行時(shí)間可以比傳統(tǒng)減少10分鐘左右，開關(guān)工作的時(shí)間也有所降低，并且不受短路時(shí)CT飽和的影響[3]。

3 結(jié)束語(yǔ)

煤礦的采煤工作要想安全穩(wěn)定地進(jìn)行，就必須要對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行有效管理，避免發(fā)生越級(jí)跳閘的現(xiàn)象。當(dāng)煤礦企業(yè)在選擇合適的方法進(jìn)行防越級(jí)跳閘時(shí)，必須根據(jù)礦井的實(shí)際生產(chǎn)情況選擇最合理的防越級(jí)跳閘技術(shù)，最好地保證供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]尹成迅，潘獻(xiàn)全.煤礦供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2011（06）：66-69.

[2]毛衛(wèi)清.煤礦供電系統(tǒng)防越級(jí)跳閘技術(shù)應(yīng)用探討[J].煤炭工程，2013（06）：15-17.

[3]楊照飛.防越級(jí)跳閘在煤礦供電系統(tǒng)的應(yīng)用分析[J].能源與節(jié)能，2015（05）：61-62.

（作者單位：淮南礦業(yè)集團(tuán)潘三礦機(jī)電管理辦公室）