防止煤矿供电越级跳闸方法分析

防止煤矿供电越级跳闸方法分析

刘杰

（国家能源集团神东柳塔煤矿内蒙古自治区鄂尔多斯市017200）

摘要：针对煤矿供电系统发生线路短路事故，从而引起地面变电站越级跳闸，造成井下停工和产生瓦斯聚集的危害，阐述了产生煤矿供电越级跳闸故障的原因，提出了完善煤矿供电结构、完善就地保护单元的功能、加强设备日常维护与保养及强化设备开关管理等解决越级跳闸的方法，确保了煤矿实现安全、稳定供电。

关键词：煤矿；供电系统；越级跳闸；问题；解决方案

随着煤矿企业对自动化技术的应用，煤矿安全生产能力提高，其中供电系统的可靠性是安全生产的技术指标。但是由于多种因素的影响，煤矿供电系统漏电、短路、过流及停电等故障情况时有发生，且故障往往会引发联锁反应，导致故障排查难度增大，尤其是出现越级跳闸后，如果单纯靠人工排查故障，需要花费非常多的时间，因此，在煤矿供电系统中，需对越级跳闸问题加强诊断监测，防止越级跳闸事故的发生，保证供电系统正常运行，促使煤矿生产效益的提升。多级供电形式是煤矿井下供电的主要形式，发生故障以后，供电线路末端会集中大量电流重负荷，且线路末端大型设备频繁驱动，电流较大且持续时间较长，而过流保护整定级差相对较小，如果出现越级跳闸，极有可能引起井下大面积停电。

一、煤矿供电系统越级跳闸出现的原因

（一）线路段、级数多，接线复杂

由于煤矿供电系统多采用分级供电方式，线路中电缆长度均比较短，线路首尾两端电流幅值差异非常小，甚至在有些电缆中，末端最大电流幅值要明显大于首端短路电流幅值，导致速断保护范围变小，甚至有些为零。在这种情况下，瞬时速度几乎无法实现。尽管在诸多线路中，部分线路长度较长，但是线路的末端由于负荷比较大，电缆截面较大，在短路发生以后，上级电流值与下级电流值差异不大，速断配合也难以实现。并且虽然整体存在级差，但级差作用也很难发挥出来，因此，一旦下级出现短路，就极有可能出现越级跳闸的情况[1]。

（二）开关配置不合理

随着煤矿开采的延伸，井下用电负荷逐渐增大，井下所用的开关数量逐渐增多，种类也多种多样，对于不同的开关类型来说，其设计方法及保护方法都是不同的，很多开关之间都存在抵触的情况，如果将多种类型的开关同时使用，就有可能出现误动跳闸现象。

（三）高爆开关存在固有动作时间

由于矿井井下环境与井上完全不同，井下环境比较潮湿，如果平时对开关、线路等疏于检查维修，受环境因素的影响，高爆开关极有可能存在卡涩、动作不灵活的情况，导致开关固有动作的时间离散较大，与下级高压开关相比，上级的反应速度更快，容易出现越级跳闸的情况[2]。

（四）高爆开关保护器监测水平较低

由于高爆开关保护器监测技术水平相对滞后，对保护器的性能参数无法有效进行监测保护，如果仅仅依靠保护器延时整定功能实现对越级跳闸故障的预防，是不可靠的。现阶段，诸多煤矿供电系统保护器监测技术与水平发展都比较滞后，如当前诸多大型煤矿井下供电系统中，虽然高爆开关对微机综合保护器的应用比较多，但是在实际应用中，受供电距离、仪器设备性能等因素的影响，如果级差过小就会导致越级跳闸现象的发生。如果监测仪器自身的误差无法保证，那么微机综合保护器的性能也就无法得到保证，延时整定也就会出现误差，联动性也会降低，导致供电系统一旦出现故障，就会有多个保护器发出动作，煤矿供电系统极有可能出现大面积崩溃的情况[3]。

二、煤矿供电越级跳闸的解决方案

（一）煤矿供电结构的改善

为了减少越级跳闸问题，可通过减少供电级数对煤矿供电结构进行调整。并且对机电设备也要加强检测维护管理，减少影响线路运行的不利因素。如，对于高爆开关固有动作时间问题，应对该开关设备加强维修管理，防止电容衰减及开关卡涩等问题的发生；应对电流互感器进行科学的鉴定，在鉴定过程中发现不合格产品要及时更换；对接地及屏蔽管理也要加强，降低负荷受系统波动的影响。此外，对井下关键线路的越级跳闸应该重点进行预防，如中央变电所、采区变电所及地面6kV变电所之间的越级跳闸，要对该线路结构进行优化改善。通过改善供电结构、加强设备维护管理等措施，可极大地减小越级跳闸问题发生的概率[4]。

（二）完善就地保护单元的功能

煤矿供电系统中，就地保护单元的安装能够确保系统正常运行，以及所有单元跳闸一致，通过第三方对保护单元的性能指标进行检定。通过在全部保护单元中应用精准的网络时间同步功能，将所有单元数据通过光纤上传到保护监测装备中，实现对各条线路的同步采样。全局性判断采样数据，在跳闸指令发出后，所有保护单元统一跳闸，防止越级跳闸现象的发生，对供电故障进行无延时保护。同步技术采用网络多点对时及多时钟对时方案，当线路中信号出现失效时，不会影响网络同步授时，并且，不依赖于GPS授时，源时钟可由本地时钟充当。为了实现精准的测量，在同一时间下需进行同步测量，网络延时随精度的增高而减小。

（三）加强设备日常维护与保养

对矿井内所有机电设备进行日常维护与保养是防止越级跳闸问题出现的根本。在进行日常维护中，如及时吊挂落地电缆、绝缘遥测、电器日常检查及开关日常护理等，这些工作看似与越级跳闸关系不大，但如果这些工作做不好，极易出现电缆发热、被砸、线柱氧化及开关进水等情况，导致电缆绝缘性能下降，出现漏电跳闸现象。对机电设备要做好保护工作，尤其是在采掘面爆破及放顶等工作的开展中，要对电缆、机电设备等进行防护，防止设备被落石砸坏，进而避免带电体对地直接脱闸等问题的发生；同时也要加强对故障机电设备的维修工作，提高设备的绝缘性能。加大对井下机电设备的监督与管理，详细制定管理措施，加强对设备使用及操作人员的培训，使其能爱惜设备，提高设备运行中操作人员的责任心，避免误操作引起跳闸[5]。

（四）强化设备开关管理

机电设备在实际运行期间，设备运行负荷必须与设计要求相符，不能人为地对设备开关负荷进行随机调整，防止因负荷过大导致设备受损。在具体管理中，对每台设备的运行都要由专人负责设备开关设计与整定工作，保证设备开关整定值与设计相符。在运行中，确实需要对设备整定值进行改变时，要申请相关技术部门，并获得同意以后才能改变。在设备的实际使用中，启动以后尽量不要频繁停机，在启动设备的时候，按下按钮的时间要长一些，避免开关还没有完全吸合时松开按钮，导致开关瞬间分开，出现过电流，引起越级跳闸现象的发生[6]。

结语：

随着煤矿开采的不断发展，承担电力供应的供电系统也越来越复杂。在煤矿供电当中，由于一些因素影响越级跳闸的时间，往往会对未发生故障的区段造成不良影响，严重阻碍煤矿生产的顺利进行，并且可能会增加发生安全事故的几率。因此，应当充分了解越级跳闸原因，采取有效的方法处理，才能确保煤矿实现安全、稳定供电。

参考文献：

[1]郭进亮.针对煤矿供电短路故障越级跳闸问题解决方案研究[J].科技创新与应用，2015（06）：111-112.

[2]马运伦，赵振华，范明栋，等.矿井供电系统防越级跳闸系统的研究与应用[J].能源技术与管理，2016（01）：15-7-159.

[3]王玉梅，王乐乐，冯红坤，等.基于站域保护的煤矿井下电网防越级技术研究[J].电子测量技术，2016（11）：36-40.

[4]李浩.煤矿高压供电越级跳闸事故原因分析[J].中国新技术新产品，2018（22）：92-93.

[5]李强.煤矿井下供电防越级跳闸新技术探析[J].魅力中国，2017（16）：283-284.

[6]张晋平.煤矿供电井下越级跳闸原因分析与解决思路[J].山西煤炭，2016，36（3）：70-72，75.