煤礦供電系統防越級跳閘技術分析

賈瑞堂蘇祥江

（1.貴州黔西能源開發有限公司，貴州 黔西 551500；2.兗礦貴州能化有限公司，貴州 貴陽 550000）

煤礦供電系統防越級跳閘技術分析

賈瑞堂1蘇祥江2

（1.貴州黔西能源開發有限公司，貴州 黔西 551500；2.兗礦貴州能化有限公司，貴州 貴陽 550000）

由于煤礦開采是在地下進行的，其中的空氣相對地面比較稀薄，潮濕陰暗，工作設備較多，在這種環境下，電纜很容易發生短路情況，越級跳閘時有發生。文章以煤礦供電系統越級跳閘產生的原因作為切入點，研究和分析了煤礦供電系統防越級跳閘技術及其應用。

煤礦供電系統；煤礦開采；防越級跳閘技術；光纖縱差保護技術；煤礦開采

煤礦開采作為一項復雜工程，作業場地主要是在地下進行，存在著一定的安全隱患，若是不能采取一定的措施加以排除，不但影響開采工作，還直接影響工作人員的生命財產安全。煤礦供電系統是煤礦開采的照明系統，在煤礦開采中占據著重要地位。由于煤礦開采是在地下進行的，其中的空氣相對地面比較稀薄，潮濕陰暗，工作設備較多，在這種環境下，電纜很容易發生短路情況，越級跳閘時有發生，對地下操作造成或多或少的影響。所以在煤礦開采的過程中，應該注重對設備進行嚴格檢查，注重對煤礦供電系統的防越跳閘技術，從而保證煤礦開采的有效進行。

1 煤礦供電系統越級跳閘產生的原因

由于煤礦開采工作環境比較惡劣，加上環境中的水分、空氣等因素，開采設備在運行的過程中，容易出現各種問題，直接影響開采。我國現階段的地下采礦的供電設備主要由兩部分組成：一部分是電氣設備；另一部分是電纜部分。由于電纜在地下惡劣的環境中很容易發生氧化還原反應，加上其抗阻性能不是很高，容易造成兩端電流差比較大，極易產生一系列問題：

1.1 保護控制裝置產生相應的問題

保護控制裝置是煤礦開采設備的重要組成部分，是保證煤礦開采工作的關鍵裝置，對煤礦開采的供電系統起到一定的保護作用，能夠有效地保證供電系統正常運行，在煤礦安全生產中具有重要作用和意義。在煤礦開采的過程中，應該選取適宜的保護控制裝置，注重保護裝置的性能要求。只有高性能的保護控制裝置，采用有效的方式維持煤礦供電系統的正常進行。保護控制裝置具有一定的預警性能，一旦在煤礦開采過程中出現安全隱患或者設備在運行、儲存中產生安全隱患能夠及時發出預警，所以保護控制裝置必須具有一定的靈敏性。若是保護控制裝置的靈敏性不高，則保護裝置運行的速度就比較慢，存在的誤差也會比較大，就不能充分發揮報警的作用，不可避免地會產生越級跳閘的情況。

1.2 受到礦井內部環境的影響

由于煤礦開采工作是在井底作業下完成的，礦井的環境比較惡劣，空間范圍相對狹窄，空氣潮濕、不流通，很容易直接影響供電系統的電力設施，使得電力設備的運行不正常，產生一系列的問題。變頻器會在電力設備的影響下產生不良現象，保護設備也會受到諧波的干擾，容易產生錯誤操作，從而導致越級跳閘情況的發生。

1.3 電壓不穩定導致越級跳閘

煤礦開采作為一項比較復雜而長期的工作，需要投入大量的人力、物力、財力。在煤礦開采的過程中，需要使用各種不同的電氣設備，并要同時啟動多種設備和機械，在這種情況下容易導致電壓不穩定。在電壓不穩定的情況，外界環境不穩定，也容易引起波動。如果電壓在瞬間發生波動的時候，并沒有觸動到安全警戒線，那么保護開關就會自動啟動，從而引起越級跳閘。

1.4 繼電保護不到位

電壓警戒線一直以來是煤礦開采工作中的重要組成，針對路線的故障問題，能夠及時地切斷電源，避免故障帶來較大的損害，這也是越級跳閘的常見情況，有助于保障設備運行的正常性和工作人員生命財產安全。由于礦井過于狹窄，開采單位為了更好地利用開采空間、提升開采效率，一般都會采用短線路的供電系統方式，這種供電方式存在一定的局限性，加上煤礦井下環境的特殊性，很容易發生越級跳閘的情況。

1.5 開關的質量問題

在煤礦生產過程中，由于礦井內部環境比較復雜、設備比較繁多，其中各個設備、各個線路的開關裝置也是比較繁多。若是這些開關裝置的質量不過關，聯動性不高，出現開關難以啟動，開關啟動時間較長，開關開啟得比較混亂，也容易產生越級跳閘的情況。

2 煤礦供電系統防越級跳閘技術及其應用

2.1 通訊保護技術

在煤礦生產的過程中，通訊保護技術是煤礦開采技術的重要組成部分，是保證煤礦開采過程中煤礦井下人員與煤礦地面人員之間進行溝通和交流的重要設施，登記有效地監控煤礦供電系統的關鍵技術。通訊保護技術的形式，是在煤礦開采的地面上，合理科學地設置一個監控主機，為了保證開采有效進行，一般會在礦井內部安裝智能保護器，這種智能的保護器是在監控主機的監控下進行工作的，從而有效地監控煤礦供電系統，有效地掌握各個開關之間的信息。如果在煤礦供電系統中，某一個開關智能保護器的數據出現偏差，監控主機能夠快速地提取信息，通過相應的數據分析和研究，將相應的偏差數據與正常開關的定值進行比較，從而有效地判斷短路線路的位置，并采取相應的措施，發出控制短路線路的指令，從而對短路線路的上級開關動作進行控制，避免越級跳閘的現象發生。在煤礦開采過程中，使用這種通訊保護技術是運用智能化控制的重要體現，可以以監控主機作為依托，通過高新技術煤礦生產中的設備開關進行有效控制。一般情況下，在煤礦生產的過程中，為了避免一些安全隱患的發生，都會采用速斷跳閘的方式。但是開關跳閘往往需要一定的時間，監控主機接受信息并發出指令的時候也要一定的時間，也就是等到指令發出時間一般要比開關跳閘時間要長，在通訊保護過程中應該注重保護器的選取，便于保證通訊質量。

2.2 光纖縱差保護技術

光纖縱差保護與其他技術相比，更具有實用性能，它是線路保護不可或缺的一項技術，屬于差動保護技術，在煤礦供電系統中占據著重要作用。這種技術主要依賴于光纖縱差保護器，具有較好的實用特點。在現實生活中，這種技術以電氣量作為依托，形成相應的數據信息，在光纖傳輸的作用下實現雙側通訊，重視兩側之間的電氣量比較。與一般的差動保護相比，光纖差動保護改變了以往兩側的電流差比較形式，不再運用控制電纜形成差流回路，而是以信息傳輸的主要線路作為主保護區域，能夠對線路全部長度實現保護。也就是說，在煤礦生產的過程中，一旦供電系統出現不應該的通信故障問題，光纖差動保護技術能夠很快地實現電流速斷保護。光纖縱差保護器作為路線保護中的重要組成部分，能夠根據上下兩級開關的電流差，有效地實現保護效果。其工作原理便是一旦發生問題，下級開關的光纖差動保護器會發送相應的信號給上級開關的光纖差動保護器，便于有效地分析兩端的電流差，達到及時阻斷的效果。若是分析出上下級開關之間的電流差異不大，則說明電路正常。若是分析出上級開關遠超于下級開關，那么說明電路中可能很大程度上出現短路問題，便能及時有效地斷開上級開關，達到切斷短路路線的作用。若不是出現短路情況，而是故障因素，也能根據這個原理，上級開關的光纖縱差保護器也會及時地切斷開關，可見光纖縱差保護技術在煤礦開采中具有重要的作用和意義。

2.3 分站集中控制防越級跳閘技術

分站集中控制技術是煤礦采集過程中比較常見的一種技術，這種技術是防越級跳閘的關鍵技術，是在供電系統中設置相應的分站設備，運用這種分站設備與煤礦供電系統中最常防越級跳閘開關建立相應的聯系。如果在煤礦生產的過程中，供電系統出現短路問題，相應的防越級跳閘開關能夠準確地獲取相關數據并將這些數據傳輸給分站，分站對相關數據進行分析，再得出相應的故障結果后，以故障結果數據發送相應的指令，從而有效地控制相應的開關，避免故障的蔓延。盡管分站集中控制技術是一種有效的防越級跳閘方式，但是在使用的過程中還存在一定的問題。分站集中控制技術比較注重防越級跳閘開關和分站之間的緊密聯系，若是存在一定的問題，很容易影響分站集中控制技術的保護效果。

3 結語

要保證煤礦開采工作的有效進行，提升開采效果和質量，就必須注重煤礦開采過程中的供電系統的保護，運用現代化的技術保證供電系統處于正常的運行中，避免越級跳閘情況的發生。煤礦企業應該根據實際情況，結合煤礦特點，摒棄以往的保護措施，采用現代化的防越級跳閘保護系統，保證供電系統正常運行，從而保證煤礦的生產質量和效率。

[1]趙海軍．煤礦供電系統防越級跳閘技術應用分析[J]．機電工程技術，2016，6（23）.

[2]張軍安，李玉偉．智能網絡保護技術在煤礦供電系統防越級跳閘中的應用[J]．中州煤炭，2013，7（25）.

[3]楊帆．防越級跳閘技術在煤礦供電系統的應用[J]．煤，2014，4（5）.

[4]肖正煒．煤礦供電系統防越級跳閘技術研究[J]．內蒙古煤炭經濟，2014，6（23）.

[5]徐志龍，李國龍，丁娜．基于網絡分析的煤礦井下供電防越級跳閘系統研究[J]．學園，2015，31（3）.

（責任編輯：周 瓊）

TD611

1009-2374（2017）12-0273-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.139

賈瑞堂（1987-），男，山東曲阜人，貴州黔西能源開發有限公司助理工程師，研究方向：煤礦供電。

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