井下高壓供電系統(tǒng)越級跳閘的危害、原因和解決方案

周小明

摘 要：本文闡述了煤礦高壓供電系統(tǒng)跳閘對供電系統(tǒng)和煤礦安全造成的危害，指出了越級跳閘的原因和解決方案。

關(guān)鍵詞：越級跳閘；智能配網(wǎng)；解決方案；光纖縱差保護(hù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.153

1 煤礦井下越級跳閘造成的危害

越級跳閘是指當(dāng)電力系統(tǒng)線路發(fā)生短路、漏電等故障時，需有該級預(yù)設(shè)保護(hù)的斷路器進(jìn)行跳閘保護(hù)來切除故障，但因該級斷路器故障而未跳閘，由上級或者下級斷路器跳閘進(jìn)行越級跳閘。煤礦是一個高危險行業(yè)，電力除了用于生產(chǎn)，還是安全設(shè)施設(shè)備正常工作的必要條件。越級跳閘給煤礦井下供電帶來極大的安全隱患，越級跳閘可能導(dǎo)致煤礦井下大面積停電，造成煤礦主要通風(fēng)機(jī)停止運轉(zhuǎn)，會使煤礦井瓦斯?jié)舛壬撸咚節(jié)舛壬邥鸨ā⑷紵斐芍卮髠鍪鹿省Ｖ饕L(fēng)機(jī)停止運轉(zhuǎn)還會使煤礦井下空氣含氧量下降，使井下人員窒息死亡。還可能造成煤礦主排水泵停止運轉(zhuǎn)，使煤礦井下巷道和作業(yè)場所被水淹沒，使煤礦報廢或造成重大經(jīng)濟(jì)損失。因此解決煤礦井下越級跳閘對于保障井下安全具有重大的安全意義和經(jīng)濟(jì)效益。

2 煤礦高壓變電所越級跳閘的原因分析

2.1 高壓供電線路故障

供電系統(tǒng)短路是造成越級跳閘的直接原因，線路越長，起始端和線路末端的短路電流差就越大，電流的變化趨勢越陡，保護(hù)范圍越大。但是，煤礦井下供電往往是供電線路短，分級多，當(dāng)線路越短時，短路電流的變化平緩，速斷保護(hù)整定值往往不能提供可靠的短路保護(hù)，更容易導(dǎo)致越級跳閘。煤礦供電采用中性點不接地系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障時，會導(dǎo)致瞬間電弧放電產(chǎn)生弧光過電壓，勵磁電流急劇增大，造成電壓互感器燒損保護(hù)元件而導(dǎo)致越級跳閘。

2.2 繼電器故障引起的越級跳閘

繼電器機(jī)構(gòu)聯(lián)動錯誤或拒動，會造成越級跳閘。同樣整定值錯誤或者定值的漂移、分和閘線圈的損壞、接線方式的錯誤、機(jī)械部位的變形、轉(zhuǎn)動部位的移位等原因都會導(dǎo)致越級跳閘情況的發(fā)生。

3 煤礦高壓變電所越級跳閘的解決方案

（1）在井下供電系統(tǒng)中，光纖縱差保護(hù)為保護(hù)地面風(fēng)井變電所至中央變電所或中央變電所至采區(qū)變電所的重要負(fù)荷電纜線路，安裝保護(hù)電纜線路兩端的開關(guān)上。保護(hù)裝置的工作原理將兩端的采樣值進(jìn)行對比，以確定所發(fā)生的故障是在線路內(nèi)側(cè)還是外側(cè)，從而保護(hù)線路的全長。差動保護(hù)：在線路兩側(cè)裝設(shè)同型號、同變比、性能完全一樣的電流互感器，電流互感器的二次回路接入相應(yīng)的微機(jī)保護(hù)的采樣端子上，對端過來的光纖直接接到裝置上對應(yīng)的光口上，注意跳纖的收發(fā)。兩側(cè)的微機(jī)保護(hù)裝置一致，電流互感器一樣和接線方式一樣，因此兩端的電流差為0，也就是不存在差流。當(dāng)內(nèi)部出現(xiàn)故障時，兩側(cè)的電流存在差值，當(dāng)差值達(dá)到定值時，且超過整定時間，裝置動作，跳開兩側(cè)開關(guān)。對于區(qū)外故障來說，雖然故障發(fā)生，但是流入裝置的電流方向沒有變化，跟之前的電流方向一致，因此，兩端的差流值沒有變化，理論上為0.此時裝置不動作。

（2）在煤礦供電系統(tǒng)中，我們利用下級變電站保護(hù)信號經(jīng)礦井高速以太網(wǎng)快速閉鎖本線路保護(hù)的速斷保護(hù)功能，實現(xiàn)了快速可靠的特點。智能配網(wǎng)的解決方法是采用光纖網(wǎng)絡(luò)縱聯(lián)電流差動保護(hù)的原理來實現(xiàn)防越級跳閘。縱聯(lián)電流差動保護(hù)原理是建立在基爾霍夫電流定律的基礎(chǔ)之上。智能配網(wǎng)的解決方法利用光纖通信將輸電線路的各端的點流量及相位信息通過光纖網(wǎng)絡(luò)的方式連結(jié)起來，并且進(jìn)行相關(guān)比較，從而判斷是本輸電線路是內(nèi)部故障還是外部故障，從而決定是否動作切除本線路。礦井地面變電站出線速斷保護(hù)一般采用無延時設(shè)計，由于線路主要采用電纜方式且距離并不長，所以會和下級變電站出線或移動變電站的電流保護(hù)的動作區(qū)重合，從而失去選擇性。智能配網(wǎng)可以利用下級變電站保護(hù)動作或饋出線保護(hù)動作信號快速閉鎖本線路保護(hù)的速斷保護(hù)功能，從而實現(xiàn)選擇性。智能配網(wǎng)方案屬于可靠性較高的方案。

（3）加強(qiáng)對繼電保護(hù)的維護(hù)和檢修，保證機(jī)構(gòu)聯(lián)動可靠，整定合理，定期對電磁機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢修和維護(hù)保養(yǎng)。對機(jī)械部位和連接部位螺絲檢查，定期對跳閘線圈做動作耐壓試驗，確保能可靠跳閘，保證整個電氣回路的可靠性。檢查斷路器分、合閘線圈，線圈完好無損。通過對繼電器機(jī)構(gòu)聯(lián)動部位檢查，確保機(jī)構(gòu)運行可靠，接線良好，接點接觸牢固可靠。定期對保護(hù)裝置和二次回路做試驗，保證繼電器處于良好工作狀態(tài)時方可運行。做好機(jī)構(gòu)性能檢測工作，避免人為誤操作和檢修不當(dāng)造成機(jī)構(gòu)損壞或定制設(shè)置不合理等現(xiàn)象。

4 總結(jié)

煤礦供電系統(tǒng)越級跳閘問題一直困擾著煤礦的安全供電，越級跳閘給煤礦供電安全帶來極大的安全隱患，伴隨著技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，智能配網(wǎng)方案能夠很好的解決礦井高壓供電系統(tǒng)越級跳閘的問題，保證了煤礦供電系統(tǒng)安全可靠運行。

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