煤矿井下高压电网防越级跳闸方案研究

【摘 要】 本文论述了煤矿井下高压电网越级跳闸的原因，有不合理地配置高爆开关、高爆开关固有动作时间容易出现问题、不独立的防爆开关的操作电源回路问题等等，以及提出了煤矿井下高压电网防越级跳闸的方案，有双回路供电或独立供电在关键负荷的应用、将专用保护后备电源配置在防爆开关中，智能化微机保护设备的应用。

【关键词】 煤矿井下 高压电网 防越级跳闸 方案

煤矿井下高压越级跳闸影响范围大，延长了故障排除和供电恢复时间。事故发生以后，因为不能在短时间内确定故障点而恢复供电，有可能引起瓦斯超限或影响井下排水系统的正常运转，从而可能导致井下更严重事故的发生，直至威胁到井下工作人员的生命安全，给煤矿的安全生产带来较大的危害。为此，必须对此进行分析研究，提出合理的解决办法。

1 煤矿井下高压电网越级跳闸的原因分析

1.1 不合理地配置高爆开关

在深入开采煤矿和不断进步的开采技术的影响下，煤矿井下持续地增加高爆开关的型号与数量，这对用户的要求愈来愈高。

1.2 高爆开关固有动作时间容易出现问题

因为煤矿井下环境的复杂化，较易导致高爆开关的不灵活，进而增大了开关固有的动作时间，从而使得上级的高压开关动作比下级迅速，导致煤矿井下出现越级跳闸的情况。

1.3 不独立的防爆开关的操作电源回路问题

在回路高压线路出现短路情况的时候，会造成上一级变电所母线的压降剧增，进而会造成一些开关交流操作电源回路的欠电压而释放继电器动作，不是故障回路的断路器会突然地动作，导致失去电流保护，线路保护没有选择性的瞬时动作，从而使得停电的范围扩大。

1.4 其它的原因

在不断增多的自动化装置与整流的影响下，系统谐波的危害也越来越明显，长期地工作而磨损了操作机械，这也会造成高压越级跳闸。

2 煤矿井下高压电网防越级跳闸的方案分析

2.1 加强供电技术管理

严格按照周期对电气设备保护参数进行理论计算和校验，线路负荷变化后及时调整电流整定值，确保保护装置的动作灵敏可靠。优化煤矿地面与井下的整定配合方案，地面可适当放大速断保护定值，同时尽量缩短过流保护时限定值，使人井回路电缆与采区保护实现分段保护；在满足设备运行的前提下，井下尽量缩小速断保护定值，并且保证保护配合。

2.2 加强日常电气管理

不断优化供电系统，减少不合理供电。加强电缆管理，提高电缆吊挂和电缆接头合格率，减少电缆事故。加强对电气设备的13常定检工作，及时发现电气隐患，保证设备的完好率。系统阻抗变化时要及时整定，如对电流互感器进行试验鉴定，更换不合格的电流互感器。

2.3 双回路供电或独立供电在关键负荷的应用

目前，我国煤矿井下主要通过级短电缆网络的手段进行供电，根据煤矿的有关要求，把一系列采区的排水泵房和变电所的排水中心泵房都进行单独双回路供电，如果在一个回路当中，某一部分线路发生断电的现象，那么气压泵房线路不但依旧正常运行，而且还能够对该位置的断路产生的负荷进行承担。在我国不断进步和发展的供电技术的影响下，当今针对煤矿井下高压电网越级跳闸的处理方案主要是对供电组合进行设计和优化。

2.4 将专用保护后备电源配置在防爆开关中

将专用的保护持续后备电源安装在防爆开关保护器当中，以使开关在主电路出现故障的过程中保护设备因为缺少稳定电源难以稳定运行的问题解决，确保出现故障情况下开关的稳定运行，避免开关控制保护电源由于线路故障而导致供电的中断与波动，倘若开关控制保护难以稳定运行，那么开关的拒动与误动会导致越级跳闸。并且配置持续后备电源也使得开关的保护控制设备对电源的抗干扰性能增强，防止电磁干扰形成的误动跳闸。

2.5 智能化微机保护设备的应用

目前，我国煤矿井下主要应用极负荷作为供电的负荷方式，这不但要求更高的继电保护选择性，并且还应当提高事故感知的灵敏性和及时性地解决事故。倘若煤矿井下供电系统难以顺利地进行，继电保护务必实时地解决故障，并隔开它跟其它顺利工作的网络。在当今，能够结合煤矿井下电网中性点不接地的供电系统应用新的ZBT—11型综合保护器，这样的综合保护器不但能够有效和实时地监控煤矿井下高压防爆开关，而且还能够有效地连接检查站和调度站，从而使得煤矿电网安全监控系统形成。在煤矿井下进行生产的时候，ZBT—11型综合保护器可以往数据接受中心输送生产过程中的一系列要求。除此之外，检测站在接收了数据中心的一系列指令之后，实施一定的策略进行远程的保护和控制。如此优良的微机保护设备，能够有效地避免出现越级跳闸的情况。

2.6 智能变电站的应用

智能变电站是由智能化一次设备、网络化二次设备在隔层、过程层，两级网络，能够实现智能设备间信息数字化共享和互操作，可实现网络化二次功能，程序化操作、状态检修、电网故障分析隔壁等功能的智能化变电站。智能变电站的特点是底层互感器及断路器数据共享，网络化二次功能（微机保护、故障录波、小电流接地选线、电能质量分析、顺序控制），具有兼容性和开放性。智能变电站的防越级跳闸系统是基于智能化变电站模式，三层网络结构，两层网络，能实现地面井下一体数字化，全矿开关底层数据共享。其防越级跳闸的原理为：配置变电站进出线主保护为差动保护，采用馈线自动化原理实现故障区段的判别。总起来说智能变电站构造的防越级跳闸系统是基于智能电网架构，第三代数字化变电站结构，能实现全矿保护信息共享，可以解决短路防越级、漏电无选择性的问题，功能能升级软件化，保护投资，电磁兼容性强，抗干扰能力强等优势。

3 结语

综上所述，制约煤矿井下安全供电的一个关键要素是越级跳闸，倘若出现这种类型的故障，那么就会产生比较大的危害，其中不但有着技术上的原因，而且存在着人为方面的原因。在分析煤矿井下高压电网越级跳闸原因的基础上，提出了煤矿井下高压电网防越级跳闸的方案，这对于煤矿井下的安全生产来讲，意义重大。

参考文献：

[1]高友权.配电系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，2005：73-105.

[2]韩天行.微机型继电保护及自动化装置检验调试手册[M].北京：中国水利水电出版社，2008：30-35.

[3]吴文瑕，陈柏峰，高燕.井下电网越级跳闸现象的研究及解决建议[J].工矿自动化，2008，6（12）：136-138.