煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)應(yīng)用分析

夏凱

【摘要】本文首先對煤礦供電系統(tǒng)發(fā)生越級跳閘的原因進行分析，主要包括保護控制裝置出現(xiàn)問題、電壓不穩(wěn)定、繼電保護不到位等情況，然后介紹了煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)及其應(yīng)用，實現(xiàn)了有效防止煤礦供電系統(tǒng)出現(xiàn)越級跳閘的現(xiàn)象。

【關(guān)鍵詞】煤礦;供電系統(tǒng);防越級跳閘

引言

由于煤礦井下開采危險性很高，為了更大程度的保護煤礦工人的生命安全、保障煤礦的安全開采，就必須確保供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。由于煤礦開采在井下進行，隨著大量的機械設(shè)備不斷在井下應(yīng)用，井下的供電線路也越來越復(fù)雜，不同機械設(shè)備對電纜的使用要求各不相同。所以煤礦井下的電氣設(shè)備和電纜往往容易發(fā)生短路，進而導(dǎo)致越級跳閘，影響煤礦的正常開采，同時還會對井下的工作人員造成生命威脅，因此必須對煤礦井下的所有電氣設(shè)備和電纜定期進行嚴格地檢查，專業(yè)技術(shù)人員還應(yīng)加強對煤礦供電系統(tǒng)的防越級跳閘技術(shù)研究。

1煤礦供電系統(tǒng)越級跳閘產(chǎn)生的原因

由于煤礦井下開采的工作環(huán)境十分惡劣，所以開采設(shè)備容易受到外界因素的影響，進而導(dǎo)致設(shè)備受到損壞。在實際開采的過程中，井下供電系統(tǒng)主要由電氣設(shè)備和電纜組成，其中電纜的抗阻性能較差，電纜兩端的短路電流差值較大，而電纜的兩端短路電流差值并沒有那么大，但是比較接近，因此很難將這兩種情況區(qū)分開來?，F(xiàn)在國內(nèi)很多煤礦企業(yè)的高壓保護措施不夠完善，都存在著一些問題，容易出現(xiàn)保護失靈以及誤動作等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致下級保護無法正常使用，在這種情況下，上級保護裝置便會自動啟動，從而導(dǎo)致越級跳閘的現(xiàn)象發(fā)生。引起供電系統(tǒng)越級跳閘現(xiàn)象發(fā)生的原因有多種，以下就常見的四種展開討論。

1.1保護控制裝置出現(xiàn)問題

保護控制裝置是保證供電系統(tǒng)可以正常運行的裝置，主要對供電系統(tǒng)的安全性進行控制，在保證煤礦安全生產(chǎn)過程中發(fā)揮著巨大的作用。因此煤礦企業(yè)應(yīng)該選擇適宜的保護控制裝置，對保護控制裝置的性能提出了較高的要求，只有保護控制裝置的性能較高，才能滿足礦井內(nèi)保護裝置的標準。保護控制裝置主要針對煤礦開采過程或者設(shè)備存在的安全隱患進行警報，因此需要對安全隱患存在較大的靈敏性。若是啟動保護控制裝置之后，啟動保護裝置運行的速度較慢或者本身存在的誤差較大，那么對設(shè)備以及生產(chǎn)過程的靈敏度也會降低，從而不能發(fā)揮警報提醒作用，使越級跳閘的現(xiàn)象發(fā)生。此外，如果保護控制裝置本身內(nèi)部存在著問題，就會對安全隱患進行錯誤的判斷，從而導(dǎo)致越級跳閘發(fā)生。

1.2受到礦井內(nèi)部環(huán)境的影響

煤礦開采工作在礦井下進行，而礦井中的環(huán)境往往比較惡劣，空間狹小，并且里面的空氣潮濕，潮濕的空氣會對供電系統(tǒng)中的電力設(shè)施造成一定的影響，變頻器會在電力設(shè)施的影響下產(chǎn)生不良的現(xiàn)象。電力系統(tǒng)的保護設(shè)備也會受到諧波的干擾，最終對保護設(shè)備的保護性能造成嚴重的影響，保護設(shè)備會發(fā)生錯誤的操作，從而導(dǎo)致越級跳閘。

1.3電壓不穩(wěn)定

煤礦開采是一項非常復(fù)雜的工作，需要使用各種不同的電氣設(shè)備，尤其是在煤礦開采剛開工的過程中，需要同時啟動多種設(shè)備和機械，從而導(dǎo)致電壓的短時不穩(wěn)定。此外，電壓還受到外界環(huán)境因素的影響，也容易引起波動。若是電壓在瞬間發(fā)生波動的時候，并沒有觸動到安全警戒線，那么保護開關(guān)就會自動啟動，從而引起越級跳閘。

1.4繼電保護不到位

在煤礦開采的供電設(shè)備中，通常會設(shè)定一個電壓警戒線，一旦發(fā)生電量負載就會自動切斷電源，使供電系統(tǒng)發(fā)生越級跳閘的現(xiàn)象，從而對煤礦開采的電氣設(shè)備和工作人員的生命安全進行保障。但是由于礦井內(nèi)部的空間非常有限，因此煤礦企業(yè)往往選擇短線路的供電系統(tǒng)方式，所以煤礦生產(chǎn)過程中采用傳統(tǒng)的三段式過流保護就不能適應(yīng)這種情況，不能滿足供電系統(tǒng)的要求，在供電系統(tǒng)的保護過程中，會由于過流時間差出現(xiàn)越級跳閘的現(xiàn)象。

2煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)及其應(yīng)用

2.1通訊保護技術(shù)

通訊保護就是在煤礦開采的地面設(shè)置一個監(jiān)控主機，在礦井內(nèi)部安裝智能保護器，監(jiān)控主機與開關(guān)智能保護器聯(lián)系，可以對智能保護器進行監(jiān)控，從而全面掌握煤礦供電系統(tǒng)的各個開關(guān)的信息。一旦某一個開關(guān)智能保護器的數(shù)字出現(xiàn)偏差，監(jiān)控主機就可以將其與正常開關(guān)的定值進行比較而判斷短路線路的位置，并采取相應(yīng)的措施，發(fā)出控制短路線路的指令，從而對短路線路的上級開關(guān)動作進行控制，避免越級跳閘的現(xiàn)象發(fā)生。通訊保護技術(shù)是智能化控制的體現(xiàn)，需要在地面就可以對正常煤礦開采過程中的設(shè)備開關(guān)進行控制。一般地，開關(guān)在啟動速斷跳閘的過程中需要一定時間，這個時間通常控制在20毫秒左右，而地面的監(jiān)控主機在接收到開關(guān)的信息、對開關(guān)信息進行判斷分析到最后的發(fā)出指令需要花費更長的時間，一般需要40～120毫秒的時間，因此監(jiān)控主體發(fā)出控制指令的時間是超過啟動速斷的跳閘時間的。因此在使用通訊保護技術(shù)的時候，地面通訊應(yīng)該選擇特殊的保護器。

2.2防越級跳閘保護系統(tǒng)

防越級跳閘保護系統(tǒng)是在數(shù)字化變電站技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在各種大容量的處理基礎(chǔ)的基礎(chǔ)上，采用秒級同步采樣專利技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的速斷過流保護方式，在保護線路的過程中，采用高速光纖通信網(wǎng)絡(luò)進行，可以預(yù)計全站故障的發(fā)生，并且對漏電保護進行集中選線，從而減少越級跳閘的發(fā)生。在使用過程中，如果需要對系統(tǒng)進行升級，只需要將新設(shè)備接入到通信網(wǎng)絡(luò)上就可以進行升級。在防越級跳閘保護系統(tǒng)中，采用的保護器為煤礦專用智能保護器，安裝的位置在配電所高壓防爆配電開關(guān)中，在一定的范圍內(nèi)，可以將開入量和模擬量等信息進行數(shù)字化處理，然后通過傳輸接口將其傳輸?shù)郊杀Ｗo測控主機上，集成保護測控主機就可以對接收到的信息，發(fā)出進行跳閘的控制指令。在防越級跳閘保護系統(tǒng)中，由于使用了先進的數(shù)字化變電站技術(shù)，可以很好地解決供電系統(tǒng)的越級跳閘問題，還實現(xiàn)了雙重化的配置，和傳統(tǒng)的保護系統(tǒng)相比具有多方面的優(yōu)點和優(yōu)勢，具有良好的保護性能，動作的區(qū)域是固定的，因此可以不需要時間級差的配合，在任何點內(nèi)都不會發(fā)生跳閘。在使用過程中，如果開關(guān)偶然出現(xiàn)失靈的情況，開啟上一級后備保護，并切斷下一級的故障，也可以避免越級跳閘的發(fā)生。傳統(tǒng)的保護系統(tǒng)保護運行的時間在35分鐘左右，而防越級跳閘保護系統(tǒng)的平均保護運行時間可以比傳統(tǒng)減少10分鐘左右，開關(guān)工作的時間也有所降低，并且不受短路時CT飽和的影響。

3結(jié)束語

煤礦的采煤工作要想安全穩(wěn)定地進行，就必須要對供電系統(tǒng)進行有效管理，避免發(fā)生越級跳閘的現(xiàn)象。當(dāng)煤礦企業(yè)在選擇合適的方法進行防越級跳閘時，必須根據(jù)礦井的實際生產(chǎn)情況選擇最合理的防越級跳閘技術(shù)，最好地保證供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

參考文獻

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