烏蘭木倫煤礦井下高壓電網越級跳閘防治措施

王進龍

【摘 要】烏蘭木倫煤礦生產具有高危性，煤礦井下供電是否安全穩定，對安全生產的影響直觀重要。由于各類設別眾多，導致礦井供電結構系統相對復雜，容易出現高壓電網越級跳閘的現象，一旦發生類似事故，不僅會造成大面積停電，同時也嚴重地危害到井下生產人員的生命安全。為了有效維護煤礦井下系統的正常運行，本文針對高壓電網越級跳閘的發生原因進行全面分析，并提出相應的防治措施，旨在為煤礦生產單位提供參考。

【關鍵詞】煤礦生產；高壓電網；越級跳閘；防治措施

本質上，越級跳閘可以理解為電力系統的一種不正常自我保護機制，當電力系統檢測出系統故障時，原本應該由保護整定優先跳閘的斷路器來切除故障，但因為存在有其他斷路器跳閘實現故障切除、隔離的形式，越過了保護整定優先跳閘環節，這種行為就是越級跳閘。造成越級跳閘的原因很多，其中最為顯著的是開關樣式增加，尤其是保護元件的保護方式差異性較大、甚至呈現出相對抵觸現象，由此，一旦種類不同的開關處于同一電力系統中，發生“誤動”的越級跳閘現象尤為明顯；這一現象的不正常表現，會嚴重影響高壓電網的正常運轉，尤其煤礦采區變電所提供的高壓電源環境十分惡劣，電纜、開關、元件等極容易出現短路故障，由此而引起高壓電網越級跳閘的機率更高。

一、煤礦井下高壓電網越級跳閘原因分析

具體而言，煤礦井下高壓電網越級跳閘的原因主要包括四個方面。

（一）線路保護不力

煤炭是我國主要的傳統能源，盡管在“十三五”期間國家層面不斷減少煤炭消耗量，投入大量資金用于發展風能、核能、太陽能等綠色能源，但煤炭資源在短期內仍發揮著重要經濟支撐作用，尤其在火力發電方面，仍有50%以上的電能來源于煤炭能源轉化。基于此，煤炭井下生產的穩定性仍然需要保持高度重視，但受到行業條件局限，煤礦井下作業呈現出明顯的管理復雜狀態，難以實現輸電線路、設備、系統的絕對安全保護。

其中，煤礦開采作業區域是線路保護的“重災區”，空間環境長期存在臟、亂、差的狀態，根本無法保障基本的輸電線路日常檢修維護條件，加上煤礦井下環境中高溫、潮濕等影響，一旦線纜被破壞，容易加速腐蝕、出現漏電現象；對于施工和維護人員而言，由于井下空間狹窄有限，無法像地面施工一樣對輸電線路進行有效保護，出現拖動、拽拉等現象十分常見，這一過程中容易傷害表面防護層，加上機械碰撞損壞、人員踩踏損壞等，電纜絕緣層出現破壞的現象很常見，線路短路條件下造成越級跳閘是必然情況。

（二）電源開關設置不科學

隨著我國市場經濟不斷發展，電料供應種類也不斷增加，在遵循一定工藝、標準的前提下，市場供應的電源開關裝置盡可能的豐富種類、功能，以增加賣點。然而，各種開關的設計方式存在差異，尤其是保護元件不同，煤礦采購的過程中，也步會僅僅針對一種品牌、一種規格，久而久之就造成了電源開關的種類多樣性；同時，煤礦井下操作中使用的電氣設備眾多，而且存在較強的遷移性，如照明用電、設備用電、施工用電等，經常根據作業區域的變化而進行調整，由此在電源開關方面也是不固定的，需要進行不斷地拆出、安裝重復作業，在這一過程中很難保障開關設置符合安全標準。

例如，根據煤礦生產的要求，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。但是，從市場上采購的電源開關可能根本就不具備支持功能，隨機采用的開關設備也達不到標準化要求，在實際應用中更談不上防爆或繼電保護的作用，自然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。

（三）短路速斷保護失效

通常情況下，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，造成越級跳閘。

（四）上下級速斷保護能力差

根據速斷保護要求，上下級速斷保護是根據時間差來設定的，一般是0.5s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，如此一來速斷防護能力呈現明顯降低，而越級跳閘現象也會大量出現。

二、煤礦井下高壓電網越級跳閘防治措施

（一）強化線路保護措施

就電力系統線路保護而言，絕緣層是如同“皮膚”一樣，是一種最基礎但最有效的保護措施。在施工、維修、管理、生產過程中，要盡可能避免對線路絕緣層的傷害，并積極采取一些防護措施來“防范未然”，例如，電纜外涂抹絕緣或防護層、降低外力摩擦、杜絕野蠻拉拽等，同時，也可以加上外置保護措施，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。

（二）配置統一高壓防爆開關

開關裝置具有很好的移動性，結合煤礦井下實際需求而言，需要大量的采購。這一過程中，應該保持在性能、規格上的統一，并加大安全性投資，配置具有高壓防爆性能的開關產品。同時，惡劣的工作環境下，導致高壓防爆開關的損壞率很高，所以，要經常對高壓防爆開關進行更換，不能為了節約蠅頭小利而忽視安全風險；需要注意的是，在更換過程中應該選擇合適的開關進行匹配，盡量做到被更換的開關與新開關同一型號、同一品牌、同一批次。

（三）采用區域獨立或雙回路模式

考慮到井下用電的安全防護需要，從電力系統結構角度展開優化，可以實現更好的安全穩定效果。其中，在特定用電區域進行獨立供電或雙回路供電設計，從不同角度滿足電力系統平衡需求；一方面，獨立供電不會受到短路情況的影響，可以規避局部區域的越級跳閘危害。另一方面，雙回路供電可以保持電力穩定，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。

（四）引入智能保護裝置

由于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。

三、結束語

綜上所述，煤礦井下高壓電網越級跳閘的的誘因很多，本文主要圍繞著線路保護、開關裝置、短路速斷、速斷保護四個方面展開探討，并提出了對應的防治措施。但本質上，此類措施只能指標、而不能治本，隨著我國煤炭工業現代化水平不斷提高，煤炭井下作業的安全性、穩定性也面臨著更高的要求，在針對越級跳閘防治措施方面，最有效、最根源的解決方法是完善整個電力系統的防護機制，按照《煤礦安全教程》的相關要求，引進智能化、自動化設備，在規范性、標準性作業要求下展開生產工作，完善崗位職能，加強電網保護、檢修、更新等，以此來保障煤礦井下電力系統的穩定。

【參考文獻】

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