煤礦井下高壓電網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項目，在進出口和國內能源供應方面發揮著重要的作用，更是不少省市的支柱型產業。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凸顯出來。

[關鍵詞] 井下高壓電網 越級跳閘 安全防治措施

中圖分類號：TD365.1文獻標識碼：A 文章編號：

井下高壓電網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，而且因為井下風井和水泵等都是要通過電力來起作用，因此越級跳閘導致風井、水泵無法正常工作從而引發井下瓦斯氣體急劇升高，井下排水不力現象，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、造成井下高壓電網越級跳閘的原因

1.1線路保護措施不當

煤礦井下作業受到條件的限制，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區域， 地下環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、雜亂的環境下通過，而且由于施工作業的需要，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電源開關設置不合理

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、設備用電等，分區域而且要隨時跟隨工程進展進行調動調整，因此要用到非常多的電源開關端口節點進行拆裝。而且現在煤礦井下作業用的電源開關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整和選用，很難做到完 全符合相關的安全指標，這就造成一些專用開關設備不合格，造成事故隱患。比如常規的開關設備應該有繼電保護動作時間和高壓防爆開關的固有動作時間 兩部分構成。而有些時候隨機采用的開關設備，根本達不到這樣的標準化要求， 在實際應用中更談不上防爆或繼電保護的作用， 這當然根本無法應對高壓輸電 線路的安全保護需要。造成越級跳閘也就十分簡單了。

此外，井下作業的潮濕、臟亂差的環境也會對開關的靈活性造成不小的影響。最常見的是開關生澀、反應動作遲緩、井下和井上開關動作不協調，造成井下防爆開關過緩，井上防爆開關提前發生作用，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和操作過程中，很多時候是采用短距離多分段式線路來構成輸電網絡，這樣的話， 因為線路兩端的短 路電流值差距很小，而繼電保護在設置的時候又會考慮安全的調整系數， 這就 更加窄化了速斷保護的可靠范圍。換句話說，當發生短路隋況的時候，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時間極短，甚至造成上級速斷保護比下級速斷保護更先發揮作用的情況，也就是越級跳閘。

除了短距離多段輸電網絡設計之外，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準，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時間差來設定的，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，有些企業會直接將上下級時限差設置為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域絕緣保護墊的覆蓋鋪設，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很多煤礦都習慣于在局部區域實行短距離線路多段式電網結構設定這種設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設置模式進行更新。尤其是在一些井下安全防護區域或重要的用電設備，盡量更換電網結構，避免越級跳閘造成大面積停電導致井下安全防護措施無法正常開啟。比如井下風井和水泵的供電設備，如果能夠獨立供電，或者采用更安全的供電網絡進行設置，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重點用電區域獨立供電或雙回路設置

考慮到井下用電的安全防護作用，可以考慮在特定用電區域進行獨立供電或雙回路供電設計。獨立供電的話，自然就不會受到短路隋況的影響，至少可以規避局部區域的越級跳閘危害。此外可以設置雙回路供電，這樣的話，當其中一路供電暫停工作，可以有另一路電路擔負負荷，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雜，靠人力來進行管理實在不算很好的風險預防措施。建議引進高端智能保護設備，可以進行多樣化調控和功能選擇，可以根據井下供電實際需要做出靈活調整，且各種情況可以獲得精確的監控和安全防護，其應急響應措施也要比人員操作更精準有序和快速，比起人力防護措施更加有效。一般的高端智能保護設備可以實現短路、超負荷、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進行實時監護，而且具有遠程操控和監護功能，對于電力調度機構開展相關保護措施也有很好的輔助作用。

國內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保護的。這種保護器可以對井下各種供電防爆開關和電路進行監護，還能夠和電力監測站進行遠程信息共享與即時操作協同，在應對各種供電網絡故障和越級跳閘現象的時候表現出色，其安全系數要比現有的各種數碼電腦保護裝置、模擬保護裝置好得多。而且可以和BGP系列和PBG系列高壓開關柜配合使用，功能強大，是比較受到認可的智能保護設備。

3、總結

煤礦井下高壓電網越級跳閘的原因有很多，有線路保護不到位，有電氣設備不合理設置和使用等多種原因- 而要防止越級跳閘，一方面需要嚴格相關的電氣保護和使用規范，按照《煤礦安全規程》等做好相關的防護措施；另～方面需要加大智能化保護設備的應用，比如一些專門為礦井和大型企業工程配備的電網保護設備，在保證電網安全和規避越級跳閘的風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）.

[2]張建，張素萍，侯振堂、張強.基于階段式電流保護的煤礦防短路越跳閘系統[J].煤礦安全，20l2（06）.endprint