煤矿供电系统防越级跳闸技术应用分析

夏凯

【摘  要】本文首先对煤矿供电系统发生越级跳闸的原因进行分析，主要包括保护控制装置出现问题、电压不稳定、继电保护不到位等情况，然后介绍了煤矿供电系统防越级跳闸技术及其应用，实现了有效防止煤矿供电系统出现越级跳闸的现象。

【关键词】煤矿;供电系统;防越级跳闸

0 引言

由于煤矿井下开采危险性很高，为了更大程度的保护煤矿工人的生命安全、保障煤矿的安全开采，就必须确保供电系统的安全性和稳定性。由于煤矿开采在井下进行，随着大量的机械设备不断在井下应用，井下的供电线路也越来越复杂，不同机械设备对电缆的使用要求各不相同。所以煤矿井下的电气设备和电缆往往容易发生短路，进而导致越级跳闸，影响煤矿的正常开采，同时还会对井下的工作人员造成生命威胁，因此必须对煤矿井下的所有电气设备和电缆定期进行严格地检查，专业技术人员还应加强对煤矿供电系统的防越级跳闸技术研究。

1 煤矿供电系统越级跳闸产生的原因

由于煤矿井下开采的工作环境十分恶劣，所以开采设备容易受到外界因素的影响，进而导致设备受到损坏。在实际开采的过程中，井下供电系统主要由电气设备和电缆组成，其中电缆的抗阻性能较差，电缆两端的短路电流差值较大，而电缆的两端短路电流差值并没有那么大，但是比较接近，因此很难将这两种情况区分开来。现在国内很多煤矿企业的高压保护措施不够完善，都存在着一些问题，容易出现保护失灵以及误动作等现象，从而导致下级保护无法正常使用，在这种情况下，上级保护装置便会自动启动，从而导致越级跳闸的现象发生。引起供电系统越级跳闸现象发生的原因有多种，以下就常见的四种展开讨论。

1.1保护控制装置出现问题

保护控制装置是保证供电系统可以正常运行的装置，主要对供电系统的安全性进行控制，在保证煤矿安全生产过程中发挥着巨大的作用。因此煤矿企业应该选择适宜的保护控制装置，对保护控制装置的性能提出了较高的要求，只有保护控制装置的性能较高，才能满足矿井内保护装置的标准。保护控制装置主要针对煤矿开采过程或者设备存在的安全隐患进行警报，因此需要对安全隐患存在较大的灵敏性。若是启动保护控制装置之后，启动保护装置运行的速度较慢或者本身存在的误差较大，那么对设备以及生产过程的灵敏度也会降低，从而不能发挥警报提醒作用，使越级跳闸的现象发生。此外，如果保护控制装置本身内部存在着问题，就会对安全隐患进行错误的判断，从而导致越级跳闸发生。

1.2受到矿井内部环境的影响

煤矿开采工作在矿井下进行，而矿井中的环境往往比较恶劣，空间狭小，并且里面的空气潮湿，潮湿的空气会对供电系统中的电力设施造成一定的影响，变频器会在电力设施的影响下产生不良的现象。电力系统的保护设备也会受到谐波的干扰，最终对保护设备的保护性能造成严重的影响，保护设备会发生错误的操作，从而导致越级跳闸。

1.3电压不稳定

煤矿开采是一项非常复杂的工作，需要使用各种不同的电气设备，尤其是在煤矿开采刚开工的过程中，需要同时启动多种设备和机械，从而导致电压的短时不稳定。此外，电压还受到外界环境因素的影响，也容易引起波动。若是电压在瞬间发生波动的时候，并没有触动到安全警戒线，那么保护开关就会自动启动，从而引起越级跳闸。

1.4继电保护不到位

在煤矿开采的供电设备中，通常会设定一个电压警戒线，一旦发生电量负载就会自动切断电源，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。但是由于矿井内部的空间非常有限，因此煤矿企业往往选择短线路的供电系统方式，所以煤矿生产过程中采用传统的三段式过流保护就不能适应这种情况，不能满足供电系统的要求，在供电系统的保护过程中，会由于过流时间差出现越级跳闸的现象[1]。

2 煤矿供电系统防越级跳闸技术及其应用

2.1通讯保护技术

通讯保护就是在煤矿开采的地面设置一个监控主机，在矿井内部安装智能保护器，监控主机与开关智能保护器联系，可以对智能保护器进行监控，从而全面掌握煤矿供电系统的各个开关的信息。一旦某一个开关智能保护器的数字出现偏差，监控主机就可以将其与正常开关的定值进行比较而判断短路线路的位置，并采取相应的措施，发出控制短路线路的指令，从而对短路线路的上级开关动作进行控制，避免越级跳闸的现象发生。通讯保护技术是智能化控制的体现，需要在地面就可以对正常煤矿开采过程中的设备开关进行控制。一般地，开关在启动速断跳闸的过程中需要一定时间，这个时间通常控制在20毫秒左右，而地面的监控主机在接收到开关的信息、对开关信息进行判断分析到最后的发出指令需要花费更长的时间，一般需要40～120毫秒的时间，因此监控主体发出控制指令的时间是超过启动速断的跳闸时间的。因此在使用通讯保护技术的时候，地面通讯应该选择特殊的保护器[2]。

2.2防越级跳闸保护系统

防越级跳闸保护系统是在数字化变电站技术的基础上发展起来的，在各种大容量的处理基础的基础上，采用秒级同步采样专利技术代替传统的速断过流保护方式，在保护线路的过程中，采用高速光纤通信网络进行，可以预计全站故障的发生，并且对漏电保护进行集中选线，从而减少越级跳闸的发生。在使用过程中，如果需要对系统进行升级，只需要将新设备接入到通信网络上就可以进行升级。在防越级跳闸保护系统中，采用的保护器为煤矿专用智能保护器，安装的位置在配电所高压防爆配电开关中，在一定的范围内，可以將开入量和模拟量等信息进行数字化处理，然后通过传输接口将其传输到集成保护测控主机上，集成保护测控主机就可以对接收到的信息，发出进行跳闸的控制指令。在防越级跳闸保护系统中，由于使用了先进的数字化变电站技术，可以很好地解决供电系统的越级跳闸问题，还实现了双重化的配置，和传统的保护系统相比具有多方面的优点和优势，具有良好的保护性能，动作的区域是固定的，因此可以不需要时间级差的配合，在任何点内都不会发生跳闸。在使用过程中，如果开关偶然出现失灵的情况，开启上一级后备保护，并切断下一级的故障，也可以避免越级跳闸的发生。传统的保护系统保护运行的时间在35分钟左右，而防越级跳闸保护系统的平均保护运行时间可以比传统减少10分钟左右，开关工作的时间也有所降低，并且不受短路时CT饱和的影响[3]。

3 结束语

煤矿的采煤工作要想安全稳定地进行，就必须要对供电系统进行有效管理，避免发生越级跳闸的现象。当煤矿企业在选择合适的方法进行防越级跳闸时，必须根据矿井的实际生产情况选择最合理的防越级跳闸技术，最好地保证供电系统的安全性和稳定性。

参考文献：

[1]尹成迅，潘献全.煤矿供电系统越级跳闸研究[J].煤炭科学技术，2011（06）：66-69.

[2]毛卫清.煤矿供电系统防越级跳闸技术应用探讨[J].煤炭工程，2013（06）：15-17.

[3]杨照飞.防越级跳闸在煤矿供电系统的应用分析[J].能源与节能，2015（05）：61-62.

（作者单位：淮南矿业集团潘三矿机电管理办公室）