煤矿井下电网越级跳闸改进措施的探讨

2013-08-15吴彦锋

资源节约与环保 2013年7期

吴彦锋

（山西潞安集团司马煤业有限公司山西长治046000）

0 引言

随着煤矿供电管理部门在应用最新电气产品的同时，不断强化供电管理人员的素质，使煤矿供电可靠性有了很大的提高。但是由于煤矿井下环境比较恶劣，电缆在工作中来回拖拽，很容易老化，也很容易受到损害造成电缆绝缘击穿故障。考虑到煤矿井下供电电缆较短，短的只有几百米，长的也就几千米，当电缆发生短路故障时，由于短路阻抗较小，相应的短路电流就较大，就容易造成越级跳闸事故，不但影响供电可靠性，同时也严重威胁煤矿安全生产及矿工人身安全。为了保证煤矿安全生产和人身安全，就必须采取措施，确保煤矿井下电网不发生或少发生越级跳闸事故。

1 井下电网越级跳闸造成的危害

煤矿井下环境恶劣，空气湿度较大，空气中浮游着大量煤尘和瓦斯气体，属易燃易爆高危场所。如果煤矿井下电缆发生短路故障时越级跳闸，将使煤矿井下大面积停电，使主要通风机和局部通风机停止运转，引起瓦斯大量集聚，在特定的条件下容易造成瓦斯和煤尘爆炸；而且突然中断供电会使排水设备停止运转，造成井下排水滞缓，容易造成淹井事故，对煤矿安全生产和工作人员构成严重安全威胁。

2 井下电网越级跳闸产生的原因

2.1 井下供电电缆较短

在长距离供电线路中，由于线路首端短路电流和末端短路电流差值较大，电流保护范围也相对较大。但是由于煤矿井下电缆供电线路较短，电缆线路首端和末端的短路电流差别不大，容易造成上下级保护同时启动，上级开关抢先动作，造成越级跳闸。除此之外，煤矿井下开关一般带有失压保护功能，由于供电电缆较短，发生短路故障时，母线会短时失压，造成母线上其它开关失压保护误动作，从而导致越级跳闸。

2.2 开关自身原因

由于煤矿井下环境潮湿且漂浮着大量煤尘，加上开关结构复杂，容易增加开关的固有动作时间，或者造成开关机构卡涩，当发生短路故障时，上级开关抢先井下开关动作，或者井下开关拒动，造成越级跳闸事故。

2.3 电流互感器变比太小

如果电流互感器选择的太小，当短路电流很大时，短路电流容易超出电流互感器的最大测量范围，造成上下级开关所检测到的短路电流无法区分，这种情况下，很容易发生越级跳闸事故，严重情况下，可能造成电流互感器不能满足动稳定和热稳定的要求，从而发生爆炸，严重威胁煤矿正常生产和矿工人身安全。

2.4 继电保护整定值整定不当

为了快速的切除故障，确保煤矿井下供电安全，煤矿企业一般将速断保护按躲过最大负荷电流整定，而且将地面变电所进入井下的供电线路速断保护动作时限整定为零秒，这样致使煤矿井下各级速断保护动作时限也只能整定为零秒，当煤矿井下电缆发生短路时，由于短路电流比速断保护整定值大很多，所有沿线保护均启动，从而造成越级跳闸事故。

2.5 直流系统故障

直流电源是煤矿微机保护的心脏，当微机保护装置失去直流控制电源时，保护就会拒动，就会造成越级跳闸事故。当直流电压过低时，会造成跳闸线圈电压过低，达不到跳闸线圈动作电压，造成越级跳闸事故；当直流电压过高时，容易造成长期带电的继电器过热和损坏，当发生短路事故时，保护拒动，引起越级跳闸。

2.6 微机保护装置故障

微机保护装置由复杂电子元件组成，对环境和抗过电压能力要求较高，由于煤矿井下条件恶劣，煤尘很容易造成电子元件污染，微机插件容易烧损或者接触不良，而且由于煤矿井下潮湿，容易引起电子元件绝缘击穿，造成插件损坏，为越级跳闸埋下隐患。

3 解决煤矿井下电网越级跳闸的措施

3.1 优化煤矿井下供电网络

由于煤矿井下供电的特殊性，在做煤矿井下供电设计时，应考虑煤矿井下负荷的特殊性,尽量减小同一级供电电压的供电级数,这样可以减少短路事故发生的概率，减少越级跳闸的概率。

3.2 正确选用开关及其操作机构

为保证开关的灵敏性，减少越级跳闸的概率，应该将开关的电磁操作机构改为弹簧操作机构，这样可以减少开关跳闸固有的动作时间。除此之外，还应该选择具有可整定的失压保护延时装置，这样可以避免失压保护误启动引起的越级跳闸。为了进一步减少越级跳闸的可能，在开关投入运行前，要对开关做整组传动试验，证明跳闸回路完好及跳闸时间合格后，才能将开关投入运行。