煤矿供电系统防越级跳闸技术研究

郝跃峰

摘要：煤矿的开采过程中，受环境因素、地理因素、技术条件等影响，以及其他相关因素的差异性和不确定性，很容易造成电缆短路情况，致使煤矿企业供电系统越级跳闸问题普遍存在。这将造成煤矿开采过程中大面积停电、电压不稳、电缆着火等诸多不安全因素。本文阐述了煤矿供电系统防越级跳闸的功能分析、存在的问题以及关键技术。

关键词：煤矿;供电系统;防越级跳闸技术

引言

煤矿开采作为一项高危险的工作，通常在地下进行，存在着一定的安全隐患。为了保障煤矿开采的安全，保证供电系统的安全性和稳定性是关键问题。由于煤矿开采在井下进行的，空气相对地面比较稀薄，潮湿阴暗，工作设备较多，设备会对电缆的使用造成影响，电缆很容易发生短路情况，越级跳闸时有发生，从而影响煤矿正常开采，还对工作人员的生命造成威胁。所以在煤矿开采过程中应严格对设备进行检查，加强对煤矿供电系统的防越级跳闸技术分析，从而保证煤矿开采的有效进行。

煤矿供电系统防越级跳闸的功能分析

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技术的基础上，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。

煤矿供电系统中越级跳闸存在的问题

煤矿开采的工作环境比较恶劣，开采设备在运行的过程中，容易出现各种问题，直接影响开采工作的正常进行。在地下煤矿开采过程中，供电设备主要由电气设备和电缆两部分组成。电缆的阻抗性能不是很高，容易造成两端电流差比较大，但是电缆的两端短路电流差值并没有那么大，而是比较接近，很难进行区分。我国很多煤矿企业的高压保护措施都不够完善，存在着一些问题，容易出现保护失灵以及误动作等现象，当这种问题出现时，供电系统的上级保护装置会自动启动，这是越级跳闸现象发生的主要原因。以下是对煤矿供电系统中越级跳闸存在的问题进行分析。

保护控制装置出现问题

保护控制装置是保证供电系统正常运行的设备，其主要功能是对供电系统进行安全保护。能够有效地保证供电系统正常运行，在煤矿安全生产中具有重要作用和意义。所以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。保护控制装置具有一定的预警性能，一旦在煤矿开采过程中出现安全隐患或者设备在运行中产生安全隐患能够及时发出预警，所以保护控制装置必须具有一定的灵敏性。如果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，那么对采矿设备在生产运行中的灵敏度也会降低，从而不能发挥警报提醒作用，容易导致越级跳闸的现象发生。除此之外，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。

受到矿井内部环境的影响

煤矿开采工作在矿井下进行，矿井中空间有限、存在有毒有害气体并且湿度较大，很容易直接影响供电系统的电力设施，使得电力设备的运行不正常，产生一系列的问题。变频器会在电力设备的影响下产生不良现象，保护设备也会受到谐波的干扰，容易产生错误操作，从而导致越级跳闸情况的发生。

电压问题

煤矿开采是一项长期复杂的工作，需要使用到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。同时电压受到外部因素的影响，易引起电压波动，在电压波动的瞬间并不会触及安全警戒线的临界值，保护开关会自动启动，导致越级跳闸。

继电保护出现问题

设定电压警戒线就是在煤矿开采设备中，一旦发生电路中电量负载就会自行切断电源，出现电力系统跳闸现象，从而对煤矿电气设备和人员的安全进行保护。由于矿井下空间狭小，短线路的供电方式为大多数煤矿企业所用，这种供电方式存在一定的局限性。在供电系统保护过程中，由于过流保护的时间差会导致供电系统的越级跳闸。

开关控制电源出现问题

由于井下存在瓦斯气体，如果开关出现漏电极有可能导致瓦斯的爆炸，对矿井中相关工作人员的生命安全构成很大威胁。为了避免这种情况往往在设置防爆开关的同时配置专用的配套电源和后备电源。防爆开关接在主线电路的开关周边，如果发生损坏，那么防爆开关会对控制电路产生一定的不良影响，导致供电系统越级跳闸。

煤矿供电系统防越级跳闸的关键技术

通讯保护技术

通信保护是监控主机与开关智能保护器联系，并对智能保护器进行监控，全面掌握煤矿供电系统的各个开关的信息。当智能保护器的数字出现偏差，监控主机能够快速地提取信息研究分析，从而有效地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，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。

光纤纵差保护技术

光纤纵差保护技术主要功能就是保护纵差，关键设备为光纤纵差保护器，是煤矿供电系统中防越级跳闸保护技术。当供电系统中的光纤通信发生故障的时候，就会投入电流速断保护。煤矿企业在生产过程中，采用光纤纵差保护技术进行防越级跳闸的实际过程中，如果光纤的纵差联络出现故障，那么故障电路就会被自动切断，而如果是复合线和母线出现故障的话，一般会有一定的时间延迟，时间延迟过后也会解决跳闸问题，从而使供电系统可以正常运行。

分站集中控制防越级跳闸技术

分站集中控制技术是煤矿开采过程中比较常见的防越级跳闸的关键技术。将分站集中控制技术应用到煤矿供电系统中，建立防越级跳闸开关的相互联系。如果煤矿开采过程中，供电系统出现短路，防越级跳闸开关能够准确地获取相关数据并将这些数据传输给分站，分站对相关数据进行分析，再得出相应的故障结果后，然后给故障结果数据发送相应的指令，从而有效地控制相应的开关，对故障进行控制。分站集中控制技术比较注重防越级跳闸开关和分站之间的紧密联系，若是存在一定通讯故障，很容易影响分站集中控制技术的保护效果。

结语

为保证煤矿开采安全稳定运行，提升开采效率和开采质量，就必须保障煤矿的供电系统的安全运行，避免越级跳闸现象的发生。煤矿企业在进行防越级跳闸，必须根据煤矿生产的实际情况选择最合理的防越级跳闸技术，保证供电系统的安全性和稳定性。

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