煤矿供电系统防越级跳闸技术应用研究

摘 要：越级跳闸给整个煤矿系统带来的影响非常大，同时也是当前困扰很多煤矿系统的技术难题。本文将某煤矿供电系统出现的越级跳闸问题作为研究对象，分析了导致煤矿供电系统出现越级跳闸的主要原因，并重点研究了煤矿供电系统防越级跳闸技术应用。

关键词：煤矿供电系统;防越级跳闸技术;应用;研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.060

0 引言

随着科学技术的不断进步，煤矿供电系统的现代化程度相对于先前有了较大进步，但是很多煤矿仍旧存在越级跳闸问题，带来较为范围的无计划停电，严重情况下课导致煤矿通风机停转、矿井提升机不能工作，给矿井的安全生产及井下职工生命财产安全带来的威胁非常大。因此，对煤矿供电系统防越级跳闸技术应用进行分析有着较为重要的意义。本文结合某煤矿供电系统实际，对其出现的越级跳闸的原因进行了分析，并结合煤矿实际，提出了对应的预防技术，从实际应用情况来看，取得了较好应用效果。

1 导致煤矿供电系统出现越级跳闸的主要原因

1.1 继电保护方式原因

首先是选择的是阶段方式电流保护。当前，国内很多煤矿在进行电路线路保护时，阶段式电流保护所占比重较高。一般情况下，设置终端复合线路开关时，需要设置为过电流保护与电流速断保护，在对电源进出线进行保护时，需要进行的保护是定限时速断保护、零时限速断保护，在具体保护的过程中，通过上下级的配合实现对越级跳闸的有效预防。对限时电流速断保护而言，整定值配合有两方面的内容，具体为上下级之间的时间配合与电流整定值的配合，从而实现对整个电路灵敏性与选择性的较好保护，所以，在某煤矿内对供电线路进行设计时，上下级时间差成为了必然选择。例如，若在对末端线路进行保护时，设计采用的是0s速断的方式，若线路的上端增加时间差t，数值在0.3s到0.5s之间，则选择的数值为0.5s。采用该种设计方式，在上下级时间配合与保护电流整定的方式，确保了保护动作选择。具体见图1所示。

其次是煤矿供电系统的具体执行情况。某煤矿变电所设计采用的是三段式过电流保护，过电流1段选择的是零时限速断保护，具体的整定数值为整个煤矿供电线路末端的最大短路电流，但是在实际操作的过程中，由于整个供电线路较为特殊，在确定某煤矿的电流速断保护数值时，按照计算偏小的数值进行设计，来提升整个线路的可靠性。同时，在2段设计的是定时限速断保护，整个保护线路的长度相对较长，在对该段数值进行整定时，供电线路末端的两相最小短路电流为本阶段的灵敏系数，主要目的是为了满足整定保护需求。

但是从某煤矿的具体实施情况来看，其井下选择的变电站高压反馈线路设置的方式为两段式过电流保护，特别是煤矿生产的特殊性，在煤矿供电系统运行的过程中，需要将故障快速切断，再加上供电系统结构较为复杂，所涉及到的供电级较多，速断延时总体较长，在对设备进行保护时，零时限速断电流保护是最为根本的保护，若出现的故障，“越级跳闸”则会发生。

1.2 供电系统失压脱扣保护

某煤矿在具体操作时，为了确保整个系统不出现无计划停电的情况，在整个供电系统恢复了供电之后，设备可自动运行，且均设置了欠压释放线圈，也就是说若供电系统中的欠压释放线圈达到了额定电压的65%，则可进行吸合，若在35%之下，则释放，在两者之间时，则整个工作的可靠性较差。若某煤矿变电站内分开复合开关出现了短路，整个线路中的母线会在瞬间失去压力，其他开关欠压线圈也会有对应的动作发生，从而导致供电系统出现了“越级跳闸”，给整个煤矿系统生产的可持续性与安全性带来的影响较大。

2 煤矿供电系统防越级跳闸技术应用

为了更好确保某煤矿生产的安全性，设计了如下解决方案：

2.1 选择使用了网络智能继电保护技术

针对某煤矿出现的越级跳闸的问题，本次在对该煤矿供电系统进行整改时，选择使用了具有较好闭锁功能的防越级跳闸智能保护装置，该装置相对于传统的继电保护方式有着明显的改进，例如，其通信技术为实时通信，通信路径为千兆高速光纤网络，所有的变电所中的保护装置在进行信息的交换时选择使用的是交换机，同时，加入了“保护互锁”功能，若下级出现的故障，上级线路则会全部实现闭锁，同时出现选择性跳闸，越级跳闸的情况则会避免。若故障开关拒动，则保护系统的后备保护系统会动作，与出现故障位置距离最近的上级开光会发生动作，则故障会被排除。同时，系统能够进行自我诊断，若出现了故障，对于故障点可自我诊断并进行报警，确保故障点能够及时被维修人员掌握，保证系统长时间处于正常工作状态[1]。

2.2 选择采用失压延时保护技术

虽然采用了2.1中所述的智能保护技术，但是为了更好提升某煤矿运行的安全性，在某煤矿的压配电装置的内部设计安装了一个阻容储能设备，然后再通过对内部节点进行保护的方式，对供电系统中欠压释放圈的实际的带电时间进行控制，确保供电系统的失压保护动作能够有效的满足某煤矿的供电系统的实际需求。采用该种设计方式，可以将电压波动的时间有效的躲过，确保短路保护动作跳闸在失压保护之前，整个供电系统的保护顺序则可按照正常的顺序进行，提升某煤矿供电系统运行的可靠性。

2.3 具体系统设计方式

首先，对于某煤矿内同一个变电所保护装置的实际距离相对较近时，选择使用矿用屏蔽双绞线的方式进行连接，该种方式总体较为简单，经济性与可靠性均较强。

其次，若变电站与变电站之间的距离相对较远，为了提升整个系统信号传递的可靠性与实时性，选择使用了千兆工业以太网，各个开光保护装置通过通信通道实现有效连接，形成一个完整的闭环控制系统，具体见图2所示[2]。

第三，选择使用失压延时技术，在某煤矿的高压配电装置中，加入阻容储能装置，若某煤矿的供电系统中出现了瞬间的失压，可以在该瞬间为整个煤矿的欠压线路供应足量的电[3]。

第四，在地面35kV变电所供电调度监控中心安装3台服务器，其中1台作为通信服务器、另外2台作为数据视频服务器兼监控工作站，相互备用，同时，将相关的视频监视软件、电力监控组态软件安装到其中，形成全面的监控品台，实现对整个供电监控系统的有效监管[4]。

3 结束语

在将该系统应用到某煤矿的供电系统之后，某煤矿供电系统运行的稳定性相对于先前出现了明显的增加，各种类型的“越级跳闸”事故实现了有效的避免，有效减少了某煤矿的故障停电和非计划停电，同时，对于出现的停电的范围也在最大限度的范围内控制到了最小，有效防止了由于大范围的停电而给整个煤矿安全带来的危害。

参考文献：

[1]卢喜山，张祖涛，李卫涛.煤矿供电系统基于纵联差动保护原理的防越级跳闸技术研究[J].煤矿机械，2011，32（04）：71-73.

[2]张汉昌，都波.短路速断闭锁防越级跳闸技术在煤矿高压供电系统的研究[J].煤矿机电，2014（05）：38-40.

[3]张军安，李玉伟.智能网络保护技术在煤矿供电系统防越级跳闸中的应用[J].中州煤炭，2013（07）：79-81+84.

[4]王晉宏，张作龙.基于光纤纵联电流差动保护的煤矿电网防越级跳闸装置研究[J].煤矿机电，2012（02）：48-51.

作者简介：陈伟雄（1989-），男，福建永春人，大专，助理工程师，研究方向：煤矿机电技术与应用。