煤礦供電系統防越級跳閘技術研究

郝躍峰

摘要：煤礦的開采過程中，受環境因素、地理因素、技術條件等影響，以及其他相關因素的差異性和不確定性，很容易造成電纜短路情況，致使煤礦企業供電系統越級跳閘問題普遍存在。這將造成煤礦開采過程中大面積停電、電壓不穩、電纜著火等諸多不安全因素。本文闡述了煤礦供電系統防越級跳閘的功能分析、存在的問題以及關鍵技術。

關鍵詞：煤礦;供電系統;防越級跳閘技術

引言

煤礦開采作為一項高危險的工作，通常在地下進行，存在著一定的安全隱患。為了保障煤礦開采的安全，保證供電系統的安全性和穩定性是關鍵問題。由于煤礦開采在井下進行的，空氣相對地面比較稀薄，潮濕陰暗，工作設備較多，設備會對電纜的使用造成影響，電纜很容易發生短路情況，越級跳閘時有發生，從而影響煤礦正常開采，還對工作人員的生命造成威脅。所以在煤礦開采過程中應嚴格對設備進行檢查，加強對煤礦供電系統的防越級跳閘技術分析，從而保證煤礦開采的有效進行。

煤礦供電系統防越級跳閘的功能分析

防越級跳閘保護系統是在數字化變電站技術的基礎上發展起來的，在各種大容量的處理技術的基礎上，采用秒級同步采樣專利技術代替傳統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絡進行，可以預計全站故障的發生，并且對漏電保護進行集中選線，從而減少越級跳閘的發生。在防越級跳閘保護系統中，由于使用了先進的數字化變電站技術，可以很好地解決供電系統的越級跳閘問題，還實現了雙重化的配置，和傳統的保護系統相比具有多方面的優點和優勢，具有良好的保護性能，動作的區域是固定的，因此可以不需要時間級差的配合，在任何點內都不會發生跳閘。在使用過程中，如果開關偶然出現失靈的情況，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生。

煤礦供電系統中越級跳閘存在的問題

煤礦開采的工作環境比較惡劣，開采設備在運行的過程中，容易出現各種問題，直接影響開采工作的正常進行。在地下煤礦開采過程中，供電設備主要由電氣設備和電纜兩部分組成。電纜的阻抗性能不是很高，容易造成兩端電流差比較大，但是電纜的兩端短路電流差值并沒有那么大，而是比較接近，很難進行區分。我國很多煤礦企業的高壓保護措施都不夠完善，存在著一些問題，容易出現保護失靈以及誤動作等現象，當這種問題出現時，供電系統的上級保護裝置會自動啟動，這是越級跳閘現象發生的主要原因。以下是對煤礦供電系統中越級跳閘存在的問題進行分析。

保護控制裝置出現問題

保護控制裝置是保證供電系統正常運行的設備，其主要功能是對供電系統進行安全保護。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。所以煤礦企業應該選擇適宜的保護控制裝置，對保護控制裝置的性能提出較高的要求，只有保護控制裝置的性能較高，才能滿足礦井內保護裝置的標準。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。如果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，那么對采礦設備在生產運行中的靈敏度也會降低，從而不能發揮警報提醒作用，容易導致越級跳閘的現象發生。除此之外，如果保護控制裝置本身內部存在著問題，就會對安全隱患進行錯誤的判斷，從而導致越級跳閘發生。

受到礦井內部環境的影響

煤礦開采工作在礦井下進行，礦井中空間有限、存在有毒有害氣體并且濕度較大，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。

電壓問題

煤礦開采是一項長期復雜的工作，需要使用到各種不同的電氣設備，尤其是在煤礦開采剛開工的過程中，需要同時啟動多種設備和機械，從而導致電壓的短時不穩定。同時電壓受到外部因素的影響，易引起電壓波動，在電壓波動的瞬間并不會觸及安全警戒線的臨界值，保護開關會自動啟動，導致越級跳閘。

繼電保護出現問題

設定電壓警戒線就是在煤礦開采設備中，一旦發生電路中電量負載就會自行切斷電源，出現電力系統跳閘現象，從而對煤礦電氣設備和人員的安全進行保護。由于礦井下空間狹小，短線路的供電方式為大多數煤礦企業所用，這種供電方式存在一定的局限性。在供電系統保護過程中，由于過流保護的時間差會導致供電系統的越級跳閘。

開關控制電源出現問題

由于井下存在瓦斯氣體，如果開關出現漏電極有可能導致瓦斯的爆炸，對礦井中相關工作人員的生命安全構成很大威脅。為了避免這種情況往往在設置防爆開關的同時配置專用的配套電源和后備電源。防爆開關接在主線電路的開關周邊，如果發生損壞，那么防爆開關會對控制電路產生一定的不良影響，導致供電系統越級跳閘。

煤礦供電系統防越級跳閘的關鍵技術

通訊保護技術

通信保護是監控主機與開關智能保護器聯系，并對智能保護器進行監控，全面掌握煤礦供電系統的各個開關的信息。當智能保護器的數字出現偏差，監控主機能夠快速地提取信息研究分析，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。通訊保護技術是智能化控制的體現，在地面就可以對正常煤礦開采過程中的設備開關進行控制。

光纖縱差保護技術

光纖縱差保護技術主要功能就是保護縱差，關鍵設備為光纖縱差保護器，是煤礦供電系統中防越級跳閘保護技術。當供電系統中的光纖通信發生故障的時候，就會投入電流速斷保護。煤礦企業在生產過程中，采用光纖縱差保護技術進行防越級跳閘的實際過程中，如果光纖的縱差聯絡出現故障，那么故障電路就會被自動切斷，而如果是復合線和母線出現故障的話，一般會有一定的時間延遲，時間延遲過后也會解決跳閘問題，從而使供電系統可以正常運行。

分站集中控制防越級跳閘技術

分站集中控制技術是煤礦開采過程中比較常見的防越級跳閘的關鍵技術。將分站集中控制技術應用到煤礦供電系統中，建立防越級跳閘開關的相互聯系。如果煤礦開采過程中，供電系統出現短路，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，然后給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，對故障進行控制。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，若是存在一定通訊故障，很容易影響分站集中控制技術的保護效果。

結語

為保證煤礦開采安全穩定運行，提升開采效率和開采質量，就必須保障煤礦的供電系統的安全運行，避免越級跳閘現象的發生。煤礦企業在進行防越級跳閘，必須根據煤礦生產的實際情況選擇最合理的防越級跳閘技術，保證供電系統的安全性和穩定性。

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