淺談煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)

劉增碩

（山東魯泰煤業(yè)有限公司太平煤礦，山東 鄒城 273517）

淺談煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)

劉增碩

（山東魯泰煤業(yè)有限公司太平煤礦，山東 鄒城 273517）

煤礦供電系統(tǒng)的安全關(guān)系到整個(gè)井下采煤工作的安全，關(guān)系到人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，做為礦井安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，采煤工作的不斷向井下延伸發(fā)展，由于礦井的供電距離較長，供電級數(shù)比較多，關(guān)系較為復(fù)雜，繼電保護(hù)計(jì)算的難度比較大的問題的出現(xiàn)，造成了不可避免的越級跳閘現(xiàn)象的產(chǎn)生，對礦井的安全生產(chǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重的威脅。預(yù)防越級跳閘現(xiàn)象的發(fā)生，成為煤礦安全生產(chǎn)的重中之重。

煤礦；供電系統(tǒng)；越級跳閘；技術(shù)

1 引起煤礦供電系統(tǒng)越級跳閘的原因

1.1 開關(guān)控制電源出現(xiàn)問題

由于礦井內(nèi)部實(shí)際情況復(fù)雜，因此防爆開關(guān)并沒有與之配套的專用電源和后備電源。防爆開關(guān)的控制主要是接在主電路開關(guān)的電源旁邊，所以如果主電路出現(xiàn)重大的損失或者毀壞，那么控制防爆開關(guān)的電路必然也會(huì)受到影響，從而導(dǎo)致保護(hù)裝置無法工作，造成越級跳閘。

1.2 繼電保護(hù)方式出現(xiàn)問題

由于礦井內(nèi)部狹窄，所以煤礦供電系統(tǒng)采用的是短線路供電系統(tǒng)，所以傳統(tǒng)的三段式過流保護(hù)并不適合煤礦供電系統(tǒng)。而現(xiàn)有的煤礦供電保護(hù)模式并不完善，在保護(hù)過程中可能因?yàn)槌霈F(xiàn)過流時(shí)間差而導(dǎo)致越級跳閘。

1.3 失壓保護(hù)出現(xiàn)問題

為了避免出現(xiàn)電量負(fù)載的情況，因此礦井內(nèi)設(shè)備的開關(guān)設(shè)定有電壓的警戒線，如果輸送的電壓超出了這個(gè)警戒線，為了保護(hù)設(shè)備和工作人員的安全，會(huì)直接忽視繼電保護(hù)方式而直接斷開電源，造成供電系統(tǒng)的越級跳閘。

1.4 電壓波動(dòng)的影響

礦井下需要大量的大型設(shè)備，在開工時(shí)如果同時(shí)啟動(dòng)就可能造成瞬時(shí)的電壓波動(dòng)，還有一些外部因素的影響同樣可以引起電壓波動(dòng)，而如果電壓在瞬間波動(dòng)沒有在安全的警戒范圍內(nèi)，就必然會(huì)啟動(dòng)保護(hù)開關(guān)，直接引起越級跳閘。

1.5 保護(hù)控制裝置出現(xiàn)問題

煤礦行業(yè)的特點(diǎn)使得企業(yè)在購進(jìn)保護(hù)控制裝置時(shí)馬虎大意，一些保護(hù)裝置的性能并沒有達(dá)到礦井內(nèi)保護(hù)控制裝置所應(yīng)具備的水平。在啟用裝置后，可能會(huì)因?yàn)檎`差較大、運(yùn)行速度緩慢而導(dǎo)致機(jī)械的靈敏度低，無法對潛在的安全隱患及時(shí)發(fā)現(xiàn)并警告。而保護(hù)器內(nèi)部出現(xiàn)問題，造成系統(tǒng)障礙進(jìn)行誤判時(shí)，也極有可能造成越級跳閘。

1.6 漏電保護(hù)選擇性差

由于煤礦供電系統(tǒng)的特殊性，如果發(fā)生漏電現(xiàn)象很難及時(shí)排查隱患，所以為了安全必須降低電流，同時(shí)可以采取一些補(bǔ)償措施。而補(bǔ)償措施的選擇并不容易，傳統(tǒng)的方式不但可能造成漏電保護(hù)效果差，而且造成保護(hù)裝置的誤判，引發(fā)漏電越級跳閘。

2 煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘的主要方法

2.1 通過常規(guī)電力監(jiān)控解決越級跳閘的問題

常規(guī)電力監(jiān)控主要是靠外部變電所的保護(hù)裝置來進(jìn)行礦井內(nèi)部電路監(jiān)控的，如果礦井內(nèi)部電路出現(xiàn)大的故障或者沖擊造成問題，會(huì)直接聯(lián)動(dòng)外部變電所的保護(hù)裝置采取相應(yīng)的保護(hù)措施，從而避免了內(nèi)部保護(hù)裝置的誤判而造成越級跳閘。

2.2 通過集成保護(hù)解決越級跳閘的問題

對礦井內(nèi)部的設(shè)備工作時(shí)所需的電流電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，在所有設(shè)備正常的工作狀態(tài)下，將這些采樣值輸入到地面的集成保護(hù)裝置，對日后礦井開工時(shí)各種設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控和管理，防止電力出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)未及時(shí)察覺或者誤判，造成越級跳閘現(xiàn)象。

2.3 通過智能配網(wǎng)解決越級跳閘的問題

智能網(wǎng)配是指利用新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電壓波動(dòng)較大時(shí)可以瞬時(shí)采取手段切斷電源從而保護(hù)煤礦內(nèi)部設(shè)備和人員安全。通過信息網(wǎng)絡(luò)的快速反應(yīng)可以直觀、及時(shí)地了解礦井內(nèi)部的供電情況，高靈敏度的信息傳遞促使礦井內(nèi)部供電判斷錯(cuò)誤的情況少有發(fā)生，也可有效地避免越級跳閘的產(chǎn)生。

2.4 通過光纖縱差解決越級跳閘的問題

光纖縱差的方案是根據(jù)地面線路而來的。將其正確運(yùn)用到礦井內(nèi)的電路，可以有效地監(jiān)控井內(nèi)電流電壓的變化情況，判斷是否會(huì)對機(jī)器造成損壞引起事故，以確保內(nèi)部工作人員的安全，從而不會(huì)因?yàn)殄e(cuò)誤的警報(bào)造成越級跳閘影響開采進(jìn)度。

3 煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘方案的優(yōu)勢

3.1 施工安裝的便利性

由于礦井深在地下，且環(huán)境狹小空氣潮濕，人員行動(dòng)不夠方便。因此在礦井內(nèi)部安裝保護(hù)措施就必須考慮施工是否方便。以上介紹的四種方案中，智能網(wǎng)配方案不需進(jìn)行大規(guī)模的安裝和連接，可以大大降低企業(yè)的施工成本，同時(shí)又可嚴(yán)密地保護(hù)井內(nèi)作業(yè)安全，所以在施行上占有絕對的優(yōu)勢。

3.2 方案的先進(jìn)性

隨著科技的迅速發(fā)展，先進(jìn)而又有效地保護(hù)裝置是每個(gè)企業(yè)都希望看到的。在以上介紹的四種方案中，集成保護(hù)方案和智能網(wǎng)配方案是隨著科技的進(jìn)步而出現(xiàn)的新的保護(hù)措施。它們不單代表了先進(jìn)的科技，也憑借高度的可靠性和適用性贏得了眾多煤礦企業(yè)的青睞。

3.3 方案的可靠安全性

電力監(jiān)控方案和智能網(wǎng)配方案相較于其他兩種方法，安全系數(shù)更高。在實(shí)際進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，這兩個(gè)方案很少出現(xiàn)誤判，能夠技術(shù)準(zhǔn)確地反饋井內(nèi)供電的電壓和電流情況，在發(fā)生問題時(shí)及時(shí)解決。而光纖縱差方案在保護(hù)時(shí)存在死區(qū)，而集成電路方案由于操作復(fù)雜、系統(tǒng)繁多，在反饋信息時(shí)可能出現(xiàn)較長的時(shí)間，導(dǎo)致故障排除時(shí)間增加，影響煤礦企業(yè)的工作效率。

3.4 方案的標(biāo)準(zhǔn)化程度

解決煤礦供電系統(tǒng)越級跳閘的四種方案如果具有較高的標(biāo)準(zhǔn)化程度，那么與國家電網(wǎng)公司的相關(guān)制度是可以相輔相成的。在四種方案中，由于其內(nèi)部或外部的因素，電力監(jiān)控方案、集成保護(hù)方案和光纖縱差方案都無法真正做到標(biāo)準(zhǔn)化，只有智能網(wǎng)配方案符合國家電網(wǎng)的相關(guān)制度標(biāo)準(zhǔn)的。這就注定了智能網(wǎng)配方案是日后解決煤礦供電系統(tǒng)越級跳閘問題的主要選擇方案。

4 結(jié)束語

煤礦供電系統(tǒng)的越級跳閘問題已經(jīng)困擾了煤礦行業(yè)多年，如何解決該問題是煤礦企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的方案被提出并付諸實(shí)踐，這對煤礦行業(yè)的發(fā)展以及煤礦工人的安全都是有極大幫助的。國家也為此出臺(tái)了許多新的方案和標(biāo)準(zhǔn)，以此規(guī)范煤礦供電系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)的諸多問題。

［1]張文超.煤礦供電防越級跳閘保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用研究［D].遼寧工程技術(shù)大學(xué)，2011.

［2]付子義，王利.新型保護(hù)裝置的礦井供電防越級跳閘設(shè)計(jì)［J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2013，10：2851-2852+2881.

［3]劉坤.基于CAN多機(jī)通信的防越級跳閘系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)［D].河南理工大學(xué)，2012.