礦井供電系統防越級跳閘技術研究

李坤

摘要：通常，煤礦作業都是在井下進行，井下工作環境惡劣，工作空間窄小，操作人員對電纜的使用方法不正確，供電時變頻器、軟啟動器等機電設備長時間運行，因此，其在運轉的時候會因為共振過電壓造成電纜短路，導致電纜著火，供電系統頻繁的出現高壓短路問題。為了有效預防礦井供電系統的越級跳閘故障，有必要對礦井供電系統防越級跳閘技術進行研究。

關鍵詞：礦井;供電系統;防越級跳閘技術

1對防越級跳閘技術的分析

第一，縱聯差動保護技術是用電纜或者光纖縱向將線路兩端的保護裝置連起來，當出現短路現象的時候，通過對比兩端的電流和相位，系統則能夠很快的找出故障區域，然后在離故障區域最近的地方跳閘，防止了越級跳閘。縱聯差動保護技術的優點是產生的效果較好，改進的工作量較小，對于新建的煤礦以及舊開關的改進很適用。缺點是不能保護母線所出現的故障。第二，通信級聯閉鎖技術是結合了差動保護原理和網絡閉鎖原理，出現短路故障時，短路地方的下一級從站還不能檢查出故障信號，檢查故障信號的保護裝置出現推遲開啟，則對上一級主站的故障信號進行封閉。如果沒接收到下級的閉鎖信號，閉鎖信號將在延時過后自動解除，然后本級跳閘。通信級聯閉鎖技術的優點是通過和高速通信網絡相結合，能有效防止越級跳閘。缺點是改進的工作量較大，而且每一級的保護裝置都具有延時的作用，導致無法快速進行選擇。第三，通過GOOSE的防越級跳閘技術與上一個技術的原理相似。由于GOOSE通信系統不通過會話層、傳輸層和網絡層，所以信息傳送的速度很快。此方法的優點是信息傳送的速度較快，能很快的把故障切斷，防止了由于故障處理延時使得事故的發生。

2礦井供電系統出現越級跳閘的原因

2.1保護控制裝置的問題

礦井供電系統的安全性是通過保護控制裝置來控制的，是供電系統能正常工作必不可少的設備。對一個煤礦來說，適合本礦情況的保護控制裝置是至關重要的，合適的保護裝置還能提高其性能，以滿足煤礦中有關保護控制裝置的有關標準。假使因為保護控制裝置本身的原因造成不能立即判斷出出現問題，沒有即使報警，或是誤判了問題的發生，都會造成越級跳閘情況的發生。

2.2防爆開關的問題

瓦斯爆炸是煤礦生產過程中最怕發生的，瓦斯爆炸不僅會影響生產進度，而且直接威脅著井下工人的生命安全。所以大部分煤礦上都會安裝防爆開關。其中在防爆開關外還應該安裝一塊專用電源及備用的電源。主開關及主電路主線上連接著防爆開關，假使防爆開關受到破損，則直接會影響到控制電路，這也會造成礦井供電系統越級跳閘。

2.3繼電保護的問題

所有電力系統中的機器都會設定一個電壓警戒線，當電力出現負載的情況時，電力系統會跳閘，以此來確保機器及其人員的安全。由于井下的工作空間狹小，所以大部分的煤礦都選擇短線路的供電方案。其中在礦井供電系統受保護時，過流保護會出現一個時間差的情況，此情況會造成供電系統的越級跳閘。

3礦井供電系統防越級跳閘技術研究

3.1礦井集中控制技術

分站設備是分站集中控制方法的關鍵性結構，工作中至少安裝一臺分站設備，而且安裝的分站設備需與井下綜采面的其他防越級跳閘開關具有較好的通信聯系，以此來預防及控制礦井供電系統中越級跳閘情況。假如井下的某處線路發生了短路問題時，防越級跳閘開關能立即檢測到并作出反應，并且將故障信號傳送到分站，分站在將此信號通過預先設置好的供電網絡關系進行辨別，然后找出離出現故障最近地方的開關，分站對其發出指令，使得開關跳閘，達到對供電系統中類似故障的預防及控制。在實際的運行中，對此技術的通信系統要求比較高，如果通信出現故障，分站則不能立即做出響應，因此造成礦井供電系統的安全。

3.2電氣閉鎖技術

由于煤礦井下的環境惡劣、復雜，電纜設備的閉鎖信號遠距離輸送較為困難，造成電氣閉鎖防越級跳閘方法在預防礦井供電系統越級跳閘故障的時候，出現誤跳及拒動的現象，難以較好的將電氣閉鎖防越級方法在現場應用。而且，此方法在電氣閉鎖情況下還需整理雜亂的電纜線路，還要注意每根電纜線間的連接方法，更加大了難度。電氣閉鎖防越級跳閘技術在電力變電站供電系統中的電源線路采用的是雙回路設計，這樣在正常運行或是檢修時都能夠將開關在兩條線間進行串聯或是并聯。此方法使得電纜線路連接與實際的設計方案變得更為復雜，增加了難度。電氣閉鎖的不足之處是自檢信息不夠完善，所以在正常工作下閉鎖器或電纜線路常出現問題，并且不能立即發現，以至于造成安全隱患。同時也增加了電纜線路檢修和維護的難度，這也是電氣閉鎖技術不能立即防止礦井供電系統越級跳閘的主要因素所在。

3.3基于縱聯差動保護的防越級跳閘技術

基于縱聯差動保護的防越級跳閘技術是對傳統越級跳閘技術的改良，主要是通過光纖通信信道進行輸電線路兩端信息的傳遞，以此來保護輸電線路，基于基爾霍夫電流定律，及時的判別出故障所發生的地方，這是此項技術的亮點之處，且還能夠有效的控制保護動作，是目前最成熟的技術，已經得到了廣泛的推廣及應用。

3.4基于全網數據共享的數字化變電站技術

一些煤礦使用基于全網數據共享的數字化變電站方法，但是，實際應用中此方法并不特別好。其中關鍵設備是光纖數字通信接口，礦井的保護器通過光纖把電氣信息傳輸到數字變電站，以此來合并單元結構部分，并且分析所收集的各個線路的信息，然后由數字化變電站合并單元對問題進行處理，以此來控制礦井供電系統的越級跳閘問題。此技術是可以減少變電站內部大量電纜線路的連接，但是對防越級跳閘情況的作用不明顯。

4結語

總之，礦井供電系統對于煤礦生產具有重要的意義。因此，為了防止越級跳閘問題的發生，應該對傳統的防越級跳閘保護系統進行改。對于不同的煤礦來說，應該選用一個適合本礦生產的防越級跳閘技術，以此確保礦井電力系統能夠正常運行。

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（作者單位：鄂爾多斯市中北煤化工有限公司）