煤礦供電系統防越級跳閘技術應用研究

劉亞偉

摘要：在我國煤礦實際開采過程中很容易受到地理位置、水文條件、技術因素等的限制，導致煤礦開采困難，甚至還有可能對整個煤礦供電系統產生影響，從而導致系統出現越級跳閘現象。如果煤礦在開采時出現越級跳閘問題，就會引發大面積停電或者是局部電纜著火現象，威脅到煤礦井下作業人員的生命安全，因此如何改善煤礦供電系統防越級跳閘問題至關重要。本文通過對煤礦供電系統防越級跳閘原理進行分析，然后研究通訊保護技術、光纖縱差保護技術、分站集中控制防越級跳閘技術三種常見防越級跳閘技術。

關鍵詞：供電系統;越級跳閘;技術

一、防越級跳閘原理

為了便于對煤礦開采過程進行實時監控，在井下都會設計對應的監控系統，但是由于煤礦井下作業環境復雜，為了簡化監控系統硬件布置往往會將監控系統與供電系統結合在一起。供電系統主要的功能就是為井下作業人員提供電力安全，但是該系統在長時間使用時很容易發生強沖擊電能負荷現象，在沖擊負荷的作用下供電系統的驅動繼電器會運行在正常工況下，驅動繼電器中的主觸點處于閉合狀態。當系統出現故障，此時在系統中的繼電器會接收到保護起動信號，從而快速隔離電路，起到防越級跳閘現象。

煤礦井下作業環境復雜，空氣濕度大，因此在供電系統接頭處經常會出現短路等安全問題，甚至還與可能存在漏電現象，直接威脅到井下作業人員的安全。再加上供電線路本身比較復雜且數量較多，線路布線間距小、存在交叉點，此時電流之間會產生電磁感應。一旦電路發生故障，此時在供電線路中的瞬時電流會達到數千安。因此為保證井下作業人員安全經常會安裝保護裝置。保護裝置很容易受到電磁等干擾做出誤動作，此時在保護裝置中還需要增加防越級跳閘裝置，對保護裝置狀態進行控制。

二、煤礦供電系統防越級跳閘技術

（1）通訊保護技術

通訊保護技術需要在煤礦開采的地面上設置對應的監控主機，該主機能夠與礦井下的各個監控裝置、保護裝置進行連接，通過監控主機能夠了解保護裝置的實時運行參數，以便能夠精確掌握各項開關的運行狀態。一旦保護裝置中的某一個運行參數存在異常狀況，在監控主機上就會發出對應的報警信息，并自動對異常數據與系統設置的正常數據進行對比，判斷發生問題的線路位置，并自動發出對應的控制指令，控制故障影響范圍。

通訊保護技術主要是通過自動化控制指令對保護裝置所連接的開關狀態進行控制，從而對保護裝置的運行狀態進行改變，發揮保護功能。但是開關開斷狀態的變化需要一定的時間，當開關狀態發生變化之后所連接的保護裝置啟動也需要一定的時間間隔，這些間隔共計約20ms。在一般狀況下如果地面監控主機在接收到對應的信號，從接收信號、分析信號到做出控制指令，最少需要40ms時間，甚至有可能達到120ms時間，大大延長故障引發時間。通訊保護技術的出現可以在短時間內通過對保護裝置運行狀態進行控制，從而起到保護作用。

（2）光纖縱差保護技術

光纖縱差保護技術是當前在煤礦系統中最為常見的一種防越級跳閘保護技術，該技術能夠利用較為先進的技術實現保護功能，從而大大降低越級跳閘現象的發生。光纖縱差保護裝置能夠利用光纖縱差保護技術對供電系統中的各項設備進行高效保護，因此被廣泛的應用到煤礦供電系統中。當供電系統在運行時受到外界因素的影響從而發生故障時，此時供電系統就會處于非正常工況下，在光纖縱差保護裝置會直接進入到電路速度保護中，從而保護系統功能。光纖縱差保護裝置主要的工作原理為：當供電系統發生故障時，此時所產生的信號會經過輸入端進入到開關縱差保護裝置中，然后經過裝置的輸入端輸入到保護裝置的上級開關處。上級開關在接受到對應的信號之后會在光纖縱差保護器的作用下對信號進行分析、計算，從而將信號轉變為電流差值信號。如果經過轉換之后的電流差值信號上下兩級數值一樣，說明上下級之間不存在電流差值，兩者正常供電。相反，如果供電電路中存在故障，此時經過轉換之后的上下級之間存在一定的電流差值，此時光纖縱差保護器會在自己控制范圍內發揮控制功能，起到線路保護作用。

（3）分站集中控制防越級跳閘技術

分站集中控制防越級跳閘技術是在煤礦供電系統中應用較為廣泛的一種技術，該技術在實際的應用中需要安裝對應的分站設備，且分站設備與防越級開關之間能夠相互連接。在進行實際開采時如果供電系統發生故障，此時防越級跳閘開關會檢測到對應的故障信息，然后經過線路的作用將這些故障信息傳遞給分站系統。分站系統在接受到對應的數據信息之后會對這些信息進行分析、判斷，預測發生故障的位置、故障類型，并發送對應的故障診斷和隔離指令，將與故障位置影響區域范圍內的所有開關狀態改變，隔離故障區域。

雖然分站集中防越級控制系統的應用比較廣泛，但是由于分站集中防越級控制系統需要分站與防越級跳閘之間進行數據傳遞，這樣才可以實現控制功能，一旦數據傳輸中斷或者是發生通信故障無法進行數據傳輸，此時防越級跳閘開關就無法接收對應信息，從而影響到后續的分析、控制功能。

結語

在煤礦中井下供電系統運行穩定性直接關系到整個煤礦的正常運行，從而有效保證井下作業人員的安全，因此在保證供電系統運行穩定性至關重要。但是受限于井下多種因素的影響，供電系統在實際運行時會存在一定的越級跳閘風險，從而影響到井下正常供電。因此本文對供電系統防越級跳閘原理進行分析，然后對通訊保護技術、光纖縱差保護技術、分站集中控制防越級跳閘技術三種常見的防越級跳閘技術進行研究，認為這三種技術在煤礦供電系統中應用能夠對系統保護裝置運行狀態進行有效控制，防止出現越級跳閘現象，從而保護供電系統能夠長久安全、穩定運行。

參考文獻

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