煤礦井下高壓電網(wǎng)越級跳閘的原因及防治措施

周鵬

[摘 要]煤礦作為我國主要的能源供應(yīng)項目，在進出口和國內(nèi)能源供應(yīng)方面發(fā)揮著重要的作用，更是不少省市的支柱型產(chǎn)業(yè)。然而近年來媒體曝出的井下事故也并不少見。如何能夠保證井下施工的安全，做好礦井的安全防護工作的重要性就越發(fā)凸顯出來。

[關(guān)鍵詞] 井下高壓電網(wǎng) 越級跳閘 安全防治措施

中圖分類號：TD365.1文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

井下高壓電網(wǎng)越級跳閘一般會造成大面積的停電事故，不僅會影響正常的井下工作，而且因為井下風(fēng)井和水泵等都是要通過電力來起作用，因此越級跳閘導(dǎo)致風(fēng)井、水泵無法正常工作從而引發(fā)井下瓦斯氣體急劇升高，井下排水不力現(xiàn)象，而這也成為造成人員死傷和瓦斯爆炸、井下水滲漏甚至塌方的主要原因。

1、造成井下高壓電網(wǎng)越級跳閘的原因

1.1線路保護措施不當(dāng)

煤礦井下作業(yè)受到條件的限制，很難做到輸電線路的安全防護特別到位，尤其是在煤礦開采作業(yè)區(qū)域， 地下環(huán)境臟亂差的狀況根本無法獲得有效處理最常見的情況是輸電管線要在煤礦礦洞潮濕、雜亂的環(huán)境下通過，而且由于施工作業(yè)的需要，難免要來回拖動輸電線路。為了保證井下工作用電需要，輸電線路的電壓強度也普遍達到6 K V甚至更高。如此高壓輸電線路在來回拖動甚至人員、器械踩踏壓折過程中難免會發(fā)生電纜絕緣層破裂等情況，就很容易造成線 路短路。高壓輸電線路短路造成越級跳閘是必然情況。

1.2電源開關(guān)設(shè)置不合理

井下操作的用電器械眾多，而且并不固定，照明用電和工程施工用電、設(shè)備用電等，分區(qū)域而且要隨時跟隨工程進展進行調(diào)動調(diào)整，因此要用到非常多的電源開關(guān)端口節(jié)點進行拆裝。而且現(xiàn)在煤礦井下作業(yè)用的電源開關(guān)雖然具有高壓防爆功能，但是很多情況下出于工作的需要會隨時調(diào)整和選用，很難做到完 全符合相關(guān)的安全指標(biāo)，這就造成一些專用開關(guān)設(shè)備不合格，造成事故隱患。比如常規(guī)的開關(guān)設(shè)備應(yīng)該有繼電保護動作時間和高壓防爆開關(guān)的固有動作時間 兩部分構(gòu)成。而有些時候隨機采用的開關(guān)設(shè)備，根本達不到這樣的標(biāo)準(zhǔn)化要求， 在實際應(yīng)用中更談不上防爆或繼電保護的作用， 這當(dāng)然根本無法應(yīng)對高壓輸電 線路的安全保護需要。造成越級跳閘也就十分簡單了。

此外，井下作業(yè)的潮濕、臟亂差的環(huán)境也會對開關(guān)的靈活性造成不小的影響。最常見的是開關(guān)生澀、反應(yīng)動作遲緩、井下和井上開關(guān)動作不協(xié)調(diào)，造成井下防爆開關(guān)過緩，井上防爆開關(guān)提前發(fā)生作用，就會引起跳閘。

1.3 電流短路速斷保護失效

速斷保護是根據(jù)供電線路短路的首尾變化值來進行動作的。一般來講，井下長距離輸電線路的兩端短路電流值有較大的差距，這樣繼電保護的范圍就更大一些。在發(fā)生短路的時候也能夠盡快提供上下級速斷保護措施，這也是井下電路保護的理論安全措施。不過在實際的井下線路鋪設(shè)和操作過程中，很多時候是采用短距離多分段式線路來構(gòu)成輸電網(wǎng)絡(luò)，這樣的話， 因為線路兩端的短 路電流值差距很小，而繼電保護在設(shè)置的時候又會考慮安全的調(diào)整系數(shù)， 這就 更加窄化了速斷保護的可靠范圍。換句話說，當(dāng)發(fā)生短路隋況的時候，線路兩端的速斷保護因為接收到的電流值差異太小，就容易造成兩端速斷保護反應(yīng)時間極短，甚至造成上級速斷保護比下級速斷保護更先發(fā)揮作用的情況，也就是越級跳閘。

除了短距離多段輸電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計之外，如果采用長距離輸電的線路橫截面過大，也會造成短路電流過大，同時滿足上下級速斷保護的標(biāo)準(zhǔn)，這樣也會造成越級跳閘。

1.4速斷保護措施不力

上下級速斷保護是根據(jù)時間差來設(shè)定的，一般是0.5 s 的時間差。而在煤礦井下輸電線路保護過程中，為了確保故障快速排除，有些企業(yè)會直接將上下級時限差設(shè)置為0。這樣的話， 速斷防護能力就會大幅降低，也會加大越級跳閘的幾率。

2、防治井下高壓電網(wǎng)越級跳閘的措麓

2.1強化線路保護措施

針對因為外力磨損壓折等情況造成的線路絕緣層破裂或算壞等隋況，可以進行一些保護措施。比如在電纜外涂抹絕緣或防護層，降低外力摩擦等情況引起的絕緣層損耗。再就是如果有外置保護措施，比如高壓輸電線路區(qū)域絕緣保護墊的覆蓋鋪設(shè)，可以在一定程度上降低人員踩踏等對輸電線路的直接摩擦損耗。

2.2很多煤礦都習(xí)慣于在局部區(qū)域?qū)嵭卸叹嚯x線路多段式電網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)定這種設(shè)計方式給各級速斷保護帶來不少的麻煩。建議考慮對這種電網(wǎng)設(shè)置模式進行更新。尤其是在一些井下安全防護區(qū)域或重要的用電設(shè)備，盡量更換電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，避免越級跳閘造成大面積停電導(dǎo)致井下安全防護措施無法正常開啟。比如井下風(fēng)井和水泵的供電設(shè)備，如果能夠獨立供電，或者采用更安全的供電網(wǎng)絡(luò)進行設(shè)置，也會有效的防止越級跳閘造成大面積大范圍的安全事故。

2.3重點用電區(qū)域獨立供電或雙回路設(shè)置

考慮到井下用電的安全防護作用，可以考慮在特定用電區(qū)域進行獨立供電或雙回路供電設(shè)計。獨立供電的話，自然就不會受到短路隋況的影響，至少可以規(guī)避局部區(qū)域的越級跳閘危害。此外可以設(shè)置雙回路供電，這樣的話，當(dāng)其中一路供電暫停工作，可以有另一路電路擔(dān)負(fù)負(fù)荷，也能夠避免越級跳閘造成的危害。

2.4選擇智能保護裝置很重要

考慮到煤礦井下高壓輸電線路的情況復(fù)雜，靠人力來進行管理實在不算很好的風(fēng)險預(yù)防措施。建議引進高端智能保護設(shè)備，可以進行多樣化調(diào)控和功能選擇，可以根據(jù)井下供電實際需要做出靈活調(diào)整，且各種情況可以獲得精確的監(jiān)控和安全防護，其應(yīng)急響應(yīng)措施也要比人員操作更精準(zhǔn)有序和快速，比起人力防護措施更加有效。一般的高端智能保護設(shè)備可以實現(xiàn)短路、超負(fù)荷、接地、欠電壓釋放等多種情況的自主保護，對井下各種電氣運行參數(shù)進行實時監(jiān)護，而且具有遠程操控和監(jiān)護功能，對于電力調(diào)度機構(gòu)開展相關(guān)保護措施也有很好的輔助作用。

國內(nèi)有些煤礦采用有采用ZBT-1l型保護器進行煤礦井下供電系統(tǒng)保護的。這種保護器可以對井下各種供電防爆開關(guān)和電路進行監(jiān)護，還能夠和電力監(jiān)測站進行遠程信息共享與即時操作協(xié)同，在應(yīng)對各種供電網(wǎng)絡(luò)故障和越級跳閘現(xiàn)象的時候表現(xiàn)出色，其安全系數(shù)要比現(xiàn)有的各種數(shù)碼電腦保護裝置、模擬保護裝置好得多。而且可以和BGP系列和PBG系列高壓開關(guān)柜配合使用，功能強大，是比較受到認(rèn)可的智能保護設(shè)備。

3、總結(jié)

煤礦井下高壓電網(wǎng)越級跳閘的原因有很多，有線路保護不到位，有電氣設(shè)備不合理設(shè)置和使用等多種原因- 而要防止越級跳閘，一方面需要嚴(yán)格相關(guān)的電氣保護和使用規(guī)范，按照《煤礦安全規(guī)程》等做好相關(guān)的防護措施；另～方面需要加大智能化保護設(shè)備的應(yīng)用，比如一些專門為礦井和大型企業(yè)工程配備的電網(wǎng)保護設(shè)備，在保證電網(wǎng)安全和規(guī)避越級跳閘的風(fēng)險等方面更具智能化和可操作性，也是保護煤礦井下工作正常進行的有力措施

參考文獻

[1]馬星河，王永勝，閆炳耀.基于GOOSE的煤礦井下防越級跳閘方案研究[ J ].工礦自動化，2013（01）.

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