煤矿供电系统防越级跳闸技术应用探究

乔振峰

摘 要：越级跳闸是煤矿供电系统中的常见问题。根据这一问题的规律性总结经验，是解决越级跳闸问题的主要措施。本文主要从煤矿供电系统越级跳闸现象的产生原因入手，对煤矿供电系统防越级跳闸技术及应用措施进行了探究。

关键词：煤矿供电系统 越级跳闸 通讯保护技术 光纤纵差保护技术

前 言

煤矿开采具有一定的危险性。煤矿供电系统的安全性与稳定性是煤炭开采活动的重要影响因素。煤矿矿井中应用有大量的机械设备，由于煤矿开采区域多位于地下，在潮湿阴暗的环境下，电气设备及供电线路短路现象不仅会影响煤矿的正常开采，也会给矿工的生命安全带来一定的威胁。对煤矿供电系统防越级跳闸技术进行探究，可以为矿山安全生产提供保障。

1.煤矿供电系统越级跳闸现象的产生原因

1.1保护装置的故障问题

保护控制装置是供电系统正常运行的保障因素。它可以让供电系统的安全性得到提升。针对其在煤矿安全生产领域所发挥的重要作用，煤矿企业需要选用适宜的保护控制装置，以便为矿山开采活动的正常进行提供保障[1]。煤矿开采环境的特殊性对供电系统保护控制装置的应用性能具有较为严格的要求，如保护装置需要具备对煤矿开采过程与设备存在的安全隐患进行告警的能力。可以说，适用于煤矿环境的保护装置需要具备灵敏度高的特点。在应用于矿山环境以后，保护装置出现的运行速度慢、误差过大的问题会严重影响这一设备的灵敏度，故而保护装置未能及时发挥警报提醒功能的问题会导致越级跳闸现象的出现。

1.2开关控制电源问题

矿井是煤矿的生产区域。瓦斯是矿井中常见的一种特殊气体。瓦斯具有一定的危险性，矿井中出现的漏电事故会引发严重的瓦斯爆炸事故。为避免因漏电故障而导致的煤矿生产事故。煤矿企业会将防爆开关应用于煤矿供电系统之中，并要为防爆开关的配套电源系统与后备电源系统进行完善。根据煤矿供电系统的实际情况，防爆开关多应用与主线电路周边区域，主线路出现的故障问题会给防爆开关控制电路的正常运行带来不利的影响，在防爆开关控制电路运行问题的影响下，保护装置运行问题也会引发越级跳闸现象。

1.3继电保护问题

电压警戒线也是煤矿供电系统的重要组成部分。在煤矿供电系统出现电量负载现象以后，电压警戒线会在第一时间切断电源，进而引发供电系统越级跳闸现象。一般情况下，电压警戒线自行切断电源而导致的越级跳闸现象具有保障电力设备正常运行，保护矿工生命安全的作用，但是由于矿井内部空间相对有限，一些煤矿企业往往会在矿井中应用以短线路为主的供电系统方式。在基于短线路的供电系统方式应用于煤矿供电系统以后，传统的三段式过流保护装置并不能在电路系统保护过程中发挥自身作用。在过流保护装置无法满足煤矿供电系统实际需求的情况下，过流时间差也会成为第越级跳闸现象的诱发因素。

1.4电压问题

矿山开采工作具有一定的复杂性，应用于煤炭开采的机械设备也具有着多样化的特点。根据煤矿的设计开采情况，机械操作人员在煤矿开采初期，需要同时启动多种机械设备，设备启动过程易导致电压不稳定问题的出现。电压在外界环境因素影响下出现的波动问题也会给煤矿供电系统的正常运行带来不利的影响，如电压瞬间波动时出现的保护开关自动启动问题引发越级跳闸，并给煤矿的正常生产带来不利影响。

1.5煤矿矿井内部因素的影响

根据前文论述，煤矿矿井的内部环境较为恶劣，空间范围较为狭窄。潮湿的地下环境会直接影响供电系统中的电力设施的正常运行。变频器在电力设备影响下产生的不良运行现象与保护设备在谐波干扰下出现的错误操作也会导致越级跳闸故障的出现。

2.煤矿供电系统防越级跳闸技术的内容与应用

2.1通讯保护技术及应用

通讯保护技术在煤矿开采过程中发挥着重要的作用。它不仅仅是井下人员与地面人员之间的沟通工具，也是监控煤矿供电系统的关键因素。随着电力技术的不断发展，煤矿供电系统的智能化水平有所提升。现阶段智能保护器已经开始在煤矿供电系统通讯保护技术中得到了应用。为保证煤矿开采工作的有效进行，应用于矿井内部的智能保护器需要在监控主机的监控下进行工作，并要在监控煤矿供电系统的同时，掌握各个开关之间的信息。在煤矿供电系统中的某一开关智能保护器产生数据偏差以后，监控之际需要对相关信息进行快速提取，并要在对偏差数据与正常开关定值进行比较分析的方式，确定短路故障的产生区域，发布控制短路线路的指令，以避免越级跳闸现象的出现。为保证通讯质量，相关人员需要充分關注保护器的选取[2]。

2.2光纤纵差保护技术与应用

光纤纵差保护技术是差动保护技术的重要组成部分，具有实用性强的特点。其在煤矿供电系统中发挥着重要的作用。光纤纵差保护器在这一技术应用过程中发挥着重要的作用。在应用于煤矿供电系统以后，它可以以电气量为依托，生成相关数据信息，并利用光纤传输作用实现双侧通讯。通过对这一技术与一般差动保护模式进行分析，这一技术可以在改变两侧电流差比较形式的基础上，形成差流回路。以信息传输的主要线路是这一技术在供电系统中的主要保护区域。在通信故障问题产生以后，光纤纵差保护技术可以快速实现电流速断保护。光纤纵差保护器可以根据上下两级开关电流差，发挥自身的保护效果。如在上下级开关电流差异较小的情况下，供电电路处于正常运行的状态；假设上级开关电流远远超过下级开关电流，此时供电线路出现短路的可能性相对较大。在短路现象出现以后，光纤纵差保护装置可以在通过断开上级开关的方式，切断短路路线。

2.3分站集中控制防越级跳闸技术与应用

受历史原因及专业限制的影响，井下供电设备的供电标准往往落后于井上设备的供电标准。现阶段井上设备在保护性能、通讯、电磁兼容能力等方面具有一系列完善的技术指标，但是井下设备的微机保护功能、通讯协议、接口方式和电容兼容能力仍有待提升，分站集中控制防越级跳闸技术的应用，是提升井下设备供电标准，为煤矿供电系统的正常运行提供保障的重要措施。

在分站集中控制技术应用于煤矿供电系统以后，供电系统中需要包含与防越级跳闸开关相联系的分站设备。此时在煤矿供电系统短路故障产生以后，防越级跳闸开关可以在检测故障信息以后，将故障信息传送至分站，分站会在分析检测数据以后确定故障的产生类型，并根据故障类型，确定有针对性的故障處理措施。根据此种控制技术的实际应用情况，分站集中控制技术对防越级跳闸开关与主站之间的联系具有较为严格的要求，信息通讯的及时性与通畅性是这一技术的实效性的重要影响因素。在通信系统难以稳定运行的情况下，通信故障所导致的故障判断失误问题会严重影响防越级跳闸功能的实现。

2.4信息化防越级跳闸保护系统

信息化防越级跳闸保护系统建立在数字化变电站技术的基础之上。它可以利用大容量的处理基础与秒级同步采样专利技术替代传统的速断过流保护方式。高速光纤通信网络在信息化防越级跳闸保护系统中发挥着重要的作用。以煤矿供电系统为例，在线路保护过程中，这一保护系统可以发挥出预计全站故障的能力，也具有对漏电保护进行集中选线的能力。如果煤矿企业需要对这一系统进行升级，企业可以通过将新设备接入通信网络的方式完成升级。煤矿专用智能保护器是信息化防越级跳闸保护系统中不可缺少的元件。一般情况下，此种设备多应用于配电所高压防爆配电开关之中，它可以对一定范围内的开入量及模拟量等信息进行数字化处理，也可以借助传输接口，将上述信息传输至集成保护测控主机之中[3]。集中保护测控主机在接受相关信息以后，可以在第一时间发布跳闸的控制指令。

信息化防越级跳闸保护系统中应用有较为先进的数字化变电站技术，它可以在解决供电系统越级跳闸问题的同时，为电力保护系统的双重化配置提供帮助。相比于传统的防越级跳闸保护系统，该系统具有较为良好的保护性能，也具有着动作区域固定化的特点。在开关出现失灵现象以后，系统可以通过开机上一级后备保护的方式，切断故障。除此以外，这一技术也可以发挥出降低系统保护运行时间的作用，如传统保护系统的保护运行时间约为35min；信息化保护系统的运行时间约为25min。

结 语

在避免越级跳闸现象的基础上，为煤矿供电系统的安全运行提供保障，是煤矿开采活动顺利进行的保障因素。根据企业实际情况，选择合理的防越级跳闸技术，可以为供电系统的安全性与稳定性提供保障。

参考文献：

[1] 王光生，韩刚，蔡圣茂，闫东，阎福勇，刘祥勇.南屯煤矿供电系统防越级跳闸技术的研究及应用[J].煤矿机电，2018（02）：54-57.

[2] 李义安.防越级跳闸技术在煤矿供电系统中的研究与应用[J].山东煤炭科技，2016（08）：134-136.

[3] 张世永.煤矿供电系统防越级跳闸技术浅谈[J].内蒙古煤炭经济，2014（06）：138.