煤礦井下高壓供電系統(tǒng)防越級跳閘研究

宋慶輝

(山西中陽華潤聯(lián)盛蘇村煤業(yè)公司,山西呂梁 033000)

煤礦井下高壓供電系統(tǒng)防越級跳閘研究

宋慶輝

(山西中陽華潤聯(lián)盛蘇村煤業(yè)公司,山西呂梁 033000)

在煤礦企業(yè)中井下高壓供電系統(tǒng)中越級跳閘是最普遍出現(xiàn)的問題之一,采取科學有效的措施解決井下供電系統(tǒng)中的越級跳閘問題對煤礦企業(yè)的供電安全來說具有十分深遠的意義。本文根據(jù)煤礦井下高壓供電系統(tǒng)越級跳閘的故障,分析了煤礦井下高壓供電系統(tǒng)越級跳閘的原因,以及煤礦井下高壓供電系統(tǒng)防越級跳閘的策略。

煤礦 高壓供電 越級跳閘

傳統(tǒng)的階段式電流保護以其簡單、易于實現(xiàn)的特點，被煤礦井下高壓電網(wǎng)廣泛采用，由于煤礦供電屬于電網(wǎng)末端，常配以電流速斷保護(主保護)和定時限過電流保護(后備保護)相結(jié)合的兩段式電流保護。然而煤礦井下高壓電網(wǎng)供電半徑較短(多為600-1500m)，又多為電纜線路，其阻抗較小(一般為0.06-0.08Ω/km)，當電纜末端短路時，其短路電流與首端短路電流相差較小，導致以躲過線路末端最大短路電流來整定的電流速斷保護其保護范圍大大縮小、甚至為零，因此即使在線路首端短路，電流速斷保護也難以切除故障，則需依靠有延時的定時限過電流保護，影響保護的速動性;而定時限過電流保護，其時限設定受上級供電部門繼電保護時限約束，很難有效的構(gòu)成縱向選擇性保護系統(tǒng)。故短路發(fā)生時，傳統(tǒng)保護無法依靠自身定值或延時保證選擇性，便造成由上一級保護或上上級保護切除故障的非選擇性越級跳閘事故。這種事故將使停電范圍擴大，嚴重時會影響原煤產(chǎn)量，導致井下通風、排水系統(tǒng)停止工作，直接危及井下工作人員的生命安全。因此，研究有效的解決越級跳閘方法，對保證煤礦井下安全高效生產(chǎn)有著極其重要而深遠的意義。

1 煤礦井下高壓供電系統(tǒng)越級跳閘的原因

1.1 不獨立的高壓防爆開關操作電源回路

當短路故障出現(xiàn)在某個回路高壓線的時候，有可能增加上級變電母線壓降，進而造成一些開關交流操作回路的欠電壓將繼電器動作釋放出來，而非故障回路斷路器會在一剎那出現(xiàn)動作，導致失去電流保護，所保護的線路沒有選擇性地瞬間出現(xiàn)動作，這使得停電的范圍擴大。

1.2 高爆開關的動作時間存在問題

因為煤礦井下獨特的環(huán)境，易導致高爆開關的動作不夠靈活和卡澀，進而導致開關有著差異性比較大的固有動作時間，進而導致下級開關的動作慢于上級開關，導致煤礦井下出現(xiàn)越級跳閘的情況。

1.3 存在誤差的電磁式電流互感器

因為鐵芯磁特性的非線性，處于鐵芯磁特性的線性段，二次電流和一次電流近似成為線性聯(lián)系，在鐵芯非線性段進入第一次電流的時候，因為飽和的鐵芯磁場強度，增加了勵磁電流，導致二次電流的誤差比較大。在進行檢測的時候得知，容量比較小的電流互感器，超出了10%的誤差曲線范圍，一次電流實現(xiàn)了整定值，體現(xiàn)為二次難以實現(xiàn)整定值，導致保護的誤動作和拒動作。

1.4 不科學地配置高爆開關機構(gòu)

在煤礦采掘技術進一步發(fā)展和深入開采的影響下，增加了煤礦井下的高爆開關的型號與數(shù)量，這對用戶的要求也越來越高。

1.5 其它原因

在增多的自動化設備和系統(tǒng)諧波隨整流影響下，也日益凸顯出它的危害，長期性地工作而磨損機械，也會導致出現(xiàn)高壓越級跳閘的情況。

2 煤礦井下高壓供電系統(tǒng)防越級跳閘的策略

2.1 礦用智能保護器

將速斷過流保護作為主導的保護以點對點光纖通信網(wǎng)絡光纖縱差保護代替。換言之，在工作面配電點位置和煤礦井下采區(qū)變電所的高爆開關里面安裝礦用智能保護器，對模擬量進行就地采集，輸入量信息數(shù)字化之后借助點對點光纖網(wǎng)絡向處在中央變電所的隔爆型光傳輸接口進行有效地傳送，并且，一起執(zhí)行接收地面集成保護測控主機下面發(fā)出的合閘和跳閘命令。礦用隔爆型光傳輸接口的關鍵性作用是把多芯光纖往四芯光纖集成，并且為地面集成保護測控主機上傳同步采樣信息，對集成保護測控主機發(fā)布的命令進行接收且向?qū)ｉT的礦用智能保護器發(fā)布。

2.2 對電流保護動作機構(gòu)線路加以優(yōu)化或者是選擇性能高的高爆開關

把BGP型開關電流保護動作時間進行改變，或者是選用永磁操作機械的高爆開關，把綜合保護的一系列冗余環(huán)節(jié)充當后備保護，將DL型電流繼電器增加，以此充當短路的主保護，增強動作的穩(wěn)定性。

2.3 縱向差動短路保護

通過比較主線路和分支線路電流幅值的大小來判斷故障點是否在保護區(qū)內(nèi)，從而保證動作的縱向選擇性，實現(xiàn)短路保護的選擇性。

2.4 光纖數(shù)字通信網(wǎng)絡技術

光纖數(shù)字通訊網(wǎng)絡技術是將光纖通信、數(shù)字通信和網(wǎng)絡技術融合在一起，數(shù)字信號失真不沿線積累，傳輸距離遠，抗干擾能力強。

2.5 強化平時的電氣管理

對供電系統(tǒng)進行優(yōu)化，使得不科學的供電減少。強化管理電纜，使得電纜接頭合格率與電纜吊掛提高，防止電纜事故。強化對電氣裝置的檢修，實時地發(fā)現(xiàn)電氣存在的問題，確保裝置的完整性。實時地整定系統(tǒng)阻抗的改變，像是鑒定和更換不合格的電流互感器。務必強化管理開關的檢修，避免出現(xiàn)機構(gòu)卡澀。

2.6 強化技術管理

認真地解決周期計算與校驗電氣裝置的保護參數(shù)，在線路負荷改變之后對電流整定值進行實時性地調(diào)整，保障保護設備動作的穩(wěn)定性和靈敏性。對煤礦井下和地面的整定配合策略進行優(yōu)化，在地面能夠?qū)⑺贁啾Ｗo定值適當?shù)胤糯螅⑶冶M可能地使得保護時限定值縮短，分段地保護采區(qū)保護和入井回路電纜。在實現(xiàn)裝置工作的基礎上，礦井盡可能地使速斷保護定值縮小，且確保保護的有效配合。

3 結(jié)語

綜上所述，煤礦安全供電的一個關鍵性要素是越級跳閘，倘若出現(xiàn)這種情況的故障，會影響到很大的范圍和產(chǎn)生比較大的危害性，其中，不但包括人為性的原因，還存在技術上的不足之處。本文所闡述了預防煤礦井下越級跳閘的原因，以及實施的預防策略，對于煤礦生產(chǎn)的安全性來講，有著非常關鍵的作用。

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宋慶輝(1982—),男,漢族,江蘇徐州人,2007年畢業(yè)于武漢科技大學機電一體化專業(yè),現(xiàn)在華潤聯(lián)盛蘇村煤礦從事機電科副科長工作,助理工程師。