谈矿井供电防止短路越级跳闸问题研究及应用

王一强

摘 要：煤炭是我国社会和经济发展重要的资源，而煤炭资源主要储藏在较深的地质结构，需要通过井下作业的方式进行挖掘。在井下进行煤炭挖掘作业时，由于特殊复杂的地质环境，会提升井下电路系统出现故障的概率，尤其是短路越级跳闸问题，一旦出现该问题，不仅会严重影响井下挖掘作业正常进行，而且还会使煤矿企业受到较大的经济损失。本文围绕矿井供电防止短路越级跳闸问题展开讨论，针对存在的电力问题实施解决措施，为煤矿企业井下作业提供参考依据。

关键词：煤矿供电;越级跳闸;研究

在煤矿企业井下作业过程中，需要安全、稳定的电力系统，保障井下煤炭挖掘作业顺利的进行。尤其是进入到高度机械化的生产模式中，煤矿井下作业会使用到诸多的自动化设备，借助自動化设备完成大规模、高难度的煤炭挖掘工作。煤矿企业需要根据井下作业环境，对使用的机械设备进行综合考虑，并以此为基础配置高压供电系统，有助于安全高效的进行井下作业。但是，受到供电系统出现的短路越级跳闸问题的影响，极易引发井下出现爆炸事故，所以对电路存在的安全隐患进行分析，并实施预防措施，才能从根本上防止安全事故的发生。

1 煤矿供电现状概论

在煤矿井下作业过程中，随着作业深度的增加，需要使用到较长的供电线缆，受到井下恶劣环境以及工作人员不正确的操作，导致线缆出现损坏的现象，并且在与机械设备完成连接后，设备进入到工作状态，产生的谐振现象会使电路出现短路情况，此时线缆和设备产生的点火花，会引发瓦斯和煤尘的混合物出现爆炸情况。

目前，井下供电系统是由多个网络共同组成，其中短电线分级连接方式是组成网络的基础，整个供电网络采用线路级联的方式进行供电。在该中连接方式以及供电方式下，线路在出现断路问题时，系统会出现0秒的延时情况，在最短的时间内会启动防爆开关，防爆开关一旦开启，系统受到微机发出的指令完成跳闸动作，此时井下运行的设备以及供电系统会进入到停电的状态。井下进入到停电状态，不仅会影响到煤炭挖掘作业的正常井下，还会使井下通风设备停止工作，从而使井下的瓦斯浓度不断升高，严重威胁工作人员的生命安全。

2 煤炭供电越级跳闸原因分析

2.1 继电保护故障

现阶段许多煤矿井下在作业过程中，都会使用短线路的连接方式组建供电系统，而短线路使用的电缆长度会小于五千米，并且两端不会出现较大的电流差，一旦电路出现安全故障，无法通过电流差的变化确定出现故障的位置。此外，井下供电系统会采用分段延时的跳闸保护方式，若在线路内设置较多的级别，受到延时的影响，需要不断累积延时时间，会影响到电路的开关时间，若出现过流的情况，开关会进入到跳闸保护状态，从而出现越级跳闸的现象，此时继电保护装置无法展现出良好的保护性能，导致继电保护装置出现故障。

在电路内出现短路情况时，或者电路内存在较小的电阻以及较大的电流时，上级受到下级较大电流的影响，上级开关无法承载过大电流的荷载，进而会引发更上一级开关出现跳闸情况。

2.2 电源开关故障

许多井下作业出现越级跳闸现象时，主电路电源成为保护装置的电源，而井下电路未能配置防爆电源和后备电源，一旦电路出现短路情况，开关主电路无法维持在工作状态下，导致保护装置未能对开关发挥保护作用，此刻电源开关会越级跳闸情况。

2.3 保护设备性能差

煤矿井下进入到运行状态，需要较多的保护设备，承担井下电路的保护工作。但是，由于煤矿企业重视经济效益，未能对井下配置完善的保护设备，导致供电系统存在较多的安全隐患。即便配置保护设备，但是由于保护设备性能较差，极易引发越级跳闸现象。保护设备存在性能差的主要原因，体现在以下几个方面：一，缺乏较高的检测精度;二，缺乏故障判断的灵敏度;三，较慢的CPU运算速度;四，较长的反应时间。此外，在为电力系统配置保护设备时，井下缺乏完善的硬件设施，并且软件不具备自检以及自闭性能，电力系统出现故障无法判定准确的位置以及引发因素，一旦电力系统出现短路情况，极易引发越级跳闸现象。

2.4 电源开关质量问题

由于缺乏统一的质量标准，无法对井下的电源开关质量进行检测，而且受到机械设备运行状态、传动方式以及其它外因的影响，都会破坏开关的性能，一旦开关未能在规定的时间内进入到运行状态，导致电力系统出现越级跳闸的情况。

2.5 漏电保护缺乏选择性

在井下电力系统运行过程中，为防止出现漏电情况，都会为电力系统配置高阻抗接地系统和不接地系统，而上述两种接地系统，无法对线路出现的接地漏电情况进行区分，导致系统出现漏电后，漏电保护系统未能发挥保护作用，致使电力系统出现越级跳闸现象。根据《煤矿安全规程》457条规定，在井下组建高压电网，应严格按照单相接地电容要求，将电流控制在20以下，并在电网内配置完善的补偿性保护装置。

3 煤矿供电防止短路越级跳闸策略

3.1 越级跳闸保护系统的数字化发展

在数字化变电系统发展过程中，将光纤网络通讯与该系统进行融合，可为电力系统产生的数据建立共享平台，集成保护装置借助平台发展成数字化保护系统，既能划分系统，让系统内每个划分区域产生的开关量和模拟量，通过基础检测控制装置，将产生的保护数据传输至控制室，还能对系统内产生的数据进行保护，为系统构建多端联络线纵差结构。

按照保护系统数字化发展趋势，需要将电力系统内多端线路覆盖区域，组建成具有整体性特征的节点，通过数字化系统可对节点内存在的安全隐患进行分析，在分析时准确判定安全隐患的位置，以便在线路出现故障时，节点内的其它线路仍能保持在工作状态，从而防止出现越级跳闸的情况。

3.2 防止越级跳闸的应用方案

在常规计算机保护方案的基础上，增加全数字化的系统方案，可广泛的应用在新建煤矿中，并在井下借助全数字化系统方案，既能提升电力系统安全稳定运行的能力，还能极大的缓解作业人员的劳动强度，真正体现出人性化的管理效益。在老旧井下改造作业中，采用常规计算机保护方案，有效提升供电系统的性能，包括连续性和安全性。而借助数字化保护方案，在井下配置智能保护器，可针对井下线路中出现的短路故障引发的越级跳闸情况，实施有效的预防措施，防止越级跳闸情况影响到电路的正常使用。借助光纤通讯设备，通过信息技术收集整理电路中产生的数据，由通讯设备快速发出指令，保证变电站中集成保护监控装置发挥保护功能，同时还能对数据进行实时的共享。

4 结语

综上所述，在煤矿企业井下作业过程中，电路中出现的越级跳闸现象，应成为煤矿企业重点关注的问题，工作人员应对引发跳闸的因素进行分析，同时针对现有的保护装置进行全面的检测，并依托数字化信息技术，围绕电力系统构建数字化安全稳定的供电网络，从而避免供电系统由于继电保护装置、电源开关质量差以及保护装置性能差等引发的越级跳闸现象，以便提升井下供电系统的安全运行能力。

参考文献

[1]罗伟.矿井供电防止短路越级跳闸问题研究及应用[J].科技传播，2014（12）.

[2]郭春华.煤矿供电防止短路越级跳闸问题研究及解析[J].科技与企业，2015（21）：186-186.