煤礦井下電網開關越級跳閘的原因及對策

摘 要:文章首先闡明了井下電網開關越級跳閘的危害和預防的重要性，對煤礦井下供電系統出現越級跳閘問題予以說明與分析，重點分析了井下開關越級跳閘的原因，提出了問題的解決方法。文中提出了預防井下電網開關越級跳閘的技術手段與其他方法，引入有功導納增量等方法，能夠有效的避免因越級跳閘造成的大面積停電，使井下供電更安全可靠。

關鍵詞:井下電網越級跳閘

中圖分類號:TD611.5文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(c)-0063-01

1 預防井下電網開關越級跳閘的重要性

煤礦井下安全供電是煤礦安全生產的重要組成部分，安全供電的基礎是供電系統的各種保護裝置齊全、可靠、靈敏。在此基礎之上，由于煤礦井下環境復雜，井下越級跳閘不僅造成事故擴大化，同時由于電力阻礙，會影響事故查找。如果越級跳閘影響到采區變電所，可能會造成三專變壓器失電跳閘，給供電的恢復帶來麻煩，在這種情況下如果不能及時排除故障，會直接影響安全生產，還會影響井下各級風機開關送電時間，嚴重的還會影響瓦斯排放，引起瓦斯積聚以至危脅井下工人生命安全，如果越級跳到中央變電所，不僅會造成瓦斯積聚，還會造成生產系統的癱瘓。因此越級跳閘事故造成的停電、停風仍是供電安全工作防范的重點之一，深入分析越級跳閘保護機理，對煤礦井下連續供電、確保安全生產具有十分重要的意義。

2 關于井下電網越級跳閘的原因與分析

2.1 漏電短路故障

在煤礦井下6kV或10kV中性點不接地三相供電系統電，出現次數較多的嚴重故障是短路，短路在井下不是常發事故，但是一旦發生危害極大，在井下的供電保護系統中，對短路的保護仍然是通過檢測短路電流來實現，所以了解發生短路以后電流的變化規律非常重要。因為短路電流和具體的故障點位置及短路發生的時刻具有直接的關系，而故障點的位置和短路發生時刻又具有很大的偶然性，所以分析時考慮最嚴重的情況。在中性點不接地的三相供電系統中發生的主要短路類型有三相短路、兩相短路、兩相接地短路等，造成短路的因素往往是逐步形成的，但故障因素轉變為短路故障卻是突然的，發生突然短路時，系統由原來的工作狀態，經過一個暫態過程進人短路穩定狀態考慮最嚴重的情況，假定無限大容量電源，三相短路。其短路動作的選擇性只能依靠短路電流的整定值，這就可能出現如下情況:(1)上下級開關整定數據接近，本級開關超限以后，上級開關也已經超限，出現上下級開關同時跳閘的情況，即下級開關沒有完成有效攔截而擴大了停電范圍.因為開關柜的動作時間都是0.15，所以上下級出現了搶跳，或者是下級開關跳閘過程中，上級開關同樣執行了跳閘動作;(2)上下級開關短路整定數據雖然已經拉開，但短路故障發生在最不利的時刻，短路電流大而且上升快，在0.015內達到最大值，顯然這個時間內上下級開關都不可能做出反應，同樣導致上下級開關同時超限出現同時跳閘的情況，甚至引起地面35kV變電站跳閘。

2.2 選擇性漏電保護出現選線不準

選擇性漏電保護出現選線不準主要有以下幾種情況:

(1)接地方式非常復雜。由于井下環境復雜，并且對電路設計要求高，所以接地方式可分為瞬時性接地、穩定性接地方式，其中每種方式又包括直接接地、電阻性接地、電弧性接地等類型，從而造成故障信號的復雜性。

(2)零序電流互感器特性不一致以及互感器遇到極小信號、極大信號和奇異信號時的嚴重失真，給信號識別造成困難。

(3)電網系統參數的影響:主要包括系統對地電容的大小、系統的平衡程度、電網補償程度、變電所線路的多少以及線路的長短等參數。

2.3 器件選型不合理或者器件參數不達標

井下越級跳閘很多情況下是因為器件的選型不合理，或者當前器件的制作水平與理論值誤差較大引起的。比如繼電器整定值不合理的情況下，由于技術管理和現場管理不到位，上下級變電所的高低壓電氣設備、繼電保護參數大小不匹配，下一級參數較大或延時過長，上一級參數較小或延時較短，這些都是是井下越級跳閘的安全隱患。另外也存在煤礦井下目前使用的高壓防爆開關在選型上沒有與地面變電所的供電設備合理配套，特別是沒有合理地整定保護器的配合。

3 井下電網開關越級跳閘保護分析

針對以上分析的井下開關越級跳閘故障原因及所分析提出了以下對策以防止對可杜絕故障產生的情況下造成的井下電網開關越級跳閘事件產生。

(1)技術手段:

①現在煤礦電網的電容電流一般遠大于20A，電網大都安裝消弧線圈，而在高壓防爆開關中，原有漏電保護只有零序電流型和零序電流無功功率型漏電保護，這2種漏電保護在理論上只適用于中性點不接地的電網。當發生短路或漏電故障的時候，裝置動作設定值時，可迅速將電源切除。該種漏電保護裝置需經延時后才具備選擇性功能，但對總饋電開關而言，已經滿足了短路與漏電故障保護的要求。

②結合分支反饋電開關漏電保護原理可采用有功功率方向原理、諧波原理、首半波原理、信號注入原理、能量原理相結合的原理，但考慮到分支線路無法實現變電所選擇性漏電保護的群體比幅、比相，同時相比較線路較少、線路較短，且電網中性點經電抗補償接地，并且補償程度不確定，因此，在分支反電開關漏電保護中應該對基于導納增量原理的漏電保護原理進行改進。用有功導納增量法可減少接地電阻對漏電保護的影響，使漏電保護的動作值更加確定，且不受運行方式的影響。

(2)不斷優化供電系統，減少不合理供電。井下高壓電纜一律沿進風巷敷設。同時加強日常檢查檢修，嚴格按照周期對電氣設備進行保護參數進行理論計算和校驗，確保保護裝置動作的靈敏和可靠，減少事故事故次數從而減少越級跳閘的機率。

(3)應該不斷培訓電器維修人員的理論與操作水平，不斷提高其專業業務素質，努力打造一支技術過硬的維修與檢修人員隊伍，通過常規檢測降低井下越級跳閘的事故幾率。

4 結語

本文闡述了煤礦井下電網越級跳閘的危害，分析了井下電網越級跳閘的原因，提出了解決方法。漏電短路故障、選擇性漏電保護出現選線不準和器件選型不合理或者器件參數不達標是井下越級跳閘的主要原因，這對這些原因本文提出了相應的解決方法，在很大程度上減少礦井井下電網越級跳閘故障的發生幾率，能夠提高供電的安全性和可靠性。

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