越级跳闸防范在煤矿供电系统中的应用研究

晁辉

摘 要：井下作业面临多种恶劣的环境及复杂条件，常使得煤矿供电系统电路常出现故障及对正常运行造成影响。如越级跳闸事故的发生将对其井下供电线路的运行及确保井下开采工作的开展发挥积极作用。本文结合现有煤矿开采实际情况，对供电线路越级跳闸事故出现的原因及应对措施进行了讨论，提出了具体技术及策略，以便为后期供电安全保证及开采有效进行提供参考，以其确保煤矿开采安全及提高经济效益。

关键词：越级跳闸；保护装置；供电线路；供电系统

煤矿生产中的供电安全至关重要，而在井下供电过程中，随着开采的有序进行，供电线路逐渐延开采方向向前延伸，其供电线路逐渐变长，一旦发生短路等一系列故障，则容易造成整个供电线路故障及危机开采工作的有序进行。如供电线路在井下常出现的多级开关同时越级跳闸的情况，对矿区的生产及运行造成了严重的影响，且可能引发一系列安全事故的发生。对于此，应对煤矿供电系统运行中所出现的越级跳闸事故，相关单位应采取有效的措施加以应对，以保证矿区开采有效进行及保障安全。

1 煤矿供电线路越级跳闸出现原因及分析

关于煤矿生产中越级跳闸故障的发生，其主要原因可能是供电线路设计问题及电气元件故障等，具体来讲，主要包括以下几个方面：

1.1开关控制电源故障；如瓦斯气体的存在，当矿区生产中的供电线路一旦出现漏电情况等，必然造成瓦斯爆炸事故。防爆开关的设计虽可在一定程度上避免爆炸的产生，但如主线路出现问题，则防爆开关控制电路也会造成影响，即造成保护装置运行故障，进而引起越级跳闸故障的发生及对供电运行造成影响。

1.2保护装置故障；如保护装置设置的目的主要是为煤矿涉笔存在安全情况时进行报警，即对其灵敏性的要求较高，如灵敏性降低，则对于设备运行可能存在的故障不能产生及时报警，以致越级跳闸故障的发生。

1.3井下环境的影响；井下开采环境较为恶劣，且空间狭小，空气潮湿等因素对电力设备运行造成影响。如井下供电线路运行中受到谐波的干扰使得已设置的设备保护装置受到影响，使设备误操作情况发生及造成跳闸事故发生。

1.4电压及其他因素；矿井设备刚开始启动时会造成较大的电压波动，如电压波动在未触及安全警戒线时则会使保护开关自动启动，从而造成跳闸事故发生。再如继电保护不到位，如在煤矿开采的供电设备中，往往会设定一个电压警戒线，一旦发生电量负载就会自行切断电源，使供电系统发生越级跳闸的现象，从而对煤矿开采的电气设备和工作人员的生命安全进行保障。

2 煤矿开采供电线路越级跳闸故障防范措施及分析

综合现有情况，针对前面所提及的在煤矿开采中所出现的越级跳闸事故的原因，在实际煤矿开采中应采取有效的措施加以应对及防止越级跳闸故障的发生，具体来讲，煤矿开采供电线路越级跳闸故障防范措施可从以下几个方面进行考虑，具体如下：

2.1应用现有数字化集成防越级跳闸技术；对于该方案，其主要是利用电流纵联差动保护原理来防止越级跳闸事件的发生，其使传统主保护阶段式电流保护转为数字集成化保护，使得其控制更加精准及有效。如图1所示的陕西榆林神东煤矿所采用的数字化集成保护技术的防越级跳闸原理图，具体如图1所示。该结构有3层结构，并为实现对数据的及时全方位采集，该技术引入了GPS同步技术。其中，以上所述3层结构的过程层主要任务在于完成各间隔开关量、电流、电压，并将数据通过光纤传送到间隔层，以使安装在隔爆开关里的保护器起到合并器的作用。间隔层接收来自过程层的数据，并通过集成的保护测控装置，从而完成对整个系统的测控、逻辑运算、保护，而间隔层的控制信号也是通过光纤下达至过程层，

控制继电器完成跳闸动作。而对于该系统运行而言，虽可以起到防止越级跳闸的目的，但对数据采用的要求及可靠性较高，且采用集成化设计，科技含量高级自动化程度高，但投资费用较高，实际开采应综合考虑。

2.2基于电流纵联差动保护的防越级跳闸方案设计；对于该方案，其主要是将线路的主保护阶段式电流保护原理升级为电流纵联差动保护原理来解决以上所述的跳闸问题。而對于该原理，其主要是利用基尔霍夫定律而制成，如采用光纤或电缆将线路两端的保护装置连接起来，以通过改变被保护线路两侧的电流及相位而对输电线路故障进行判断，从而确定是否需要切断故障线路。如图2所示，当线路出现故障（K处发生短路故障），则必然造成L2末端电流变小至零。而流过线路L2首端电流I3为短路故障电流。此时，当通过电缆获得电流值，做差后即通过差值来判定故障的发生部位；如故障发生在线路内，则开关QF3发生跳闸，而当故障在线路外，则QF4与QF5不发生动作，可避免越级跳闸的发生。对于该种技术，其无需对其进行特殊化设计，通常只需直接接入原有的自动化系统即可，对原有电路的改造量小。同时，该类处置方式技术成熟及具有较好的选择性，动作灵敏及可快速的切除保护区的故障。但该种方式在当母线发生短路故障时则无法解决漏电保护的无选择性问题，因此，对于该类技术的使用则必须配置阶段性保护装置，以确保供电线路正常的运行。

2.3加强供电线路管理及对各各级开关进行保护整定；供电线路的管理也是主要的防越级跳闸事故发生的主要措施，结合现有技术及手段对供电线路进行优化，并采取有效的措施对一些供电线路设置所存在的不合理及不正确的部位进行清理或调整，如采取对各个不同系统分别供电等可对保证供电线路合理有序运行起到关键作用。再如对供电设备进行合理的维护及保养也是关键，定期排查及巡视，可对减少越级跳闸发挥积极作用。而同时，对井下各级开关进行整定也是关键，如合理匹配各个开关柜及防爆开关的参数，以对其供电配合方案进行优化，如在条件允许情况下放大速断保护定值等可在避免进行盲区及防止越级跳闸状况发生发挥积极作用。

3 结束语

综上所述，煤矿生产有效运行必须依靠可靠的供电系统安全作为保证。而对于井下作业的特殊性及其他因素考虑，供电线路的安全保证需作为重点进行考虑。如现有矿区开采中所出现的供电线路越级跳闸事故的发生将对矿区生产造成严重的灾害。对于此，分析矿区生产中所出现的供电线路越级跳闸事故发生的原因并采取有效的措施加以应对及防范将对保证矿区井下开采工作的顺利进行及保证矿区开采安全发挥积极作用。本文结合实际情况，结合现有煤矿开采实际情况，对供电线路越级跳闸事故出现的原因及应对措施进行了讨论，提出了具体技术及策略，以便为后期供电安全保证及开采有效进行提供参考。

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