关键词：煤矿井下；电网开关越级跳闸；原因及对策
引言
矿井生产环境较为恶劣，且为了保证开采进度，一般矿井的供电网路级数较多，电缆短，阻抗小，造成电缆在首、末两端的短路电流数值无差异性，导致保护开关在短时间内出现断路，其保护功能失效，出现越级跳闸现象。
1矿井作业出现的越级跳闸事故的后果
煤炭事业的发展总是伴随着不少事故灾害。恶劣的矿山工作环境、狭窄的道路和全年潮湿的空气环境，使矿山电源系统设备、线路更容易氧化漏电，甚至频繁的短路事故导致大规模停电。这种情况可能会超出各级保护动作电流，扰乱各级灵敏度。如果上级的速断保护灵敏度高于本保护，上级的保护将优先采取措施，提前本保护跳闸，从而导致自上而下跳闸。由于某些干扰因素，短路电流突破数万安培，严重的情况下，矿井中供电系统的整个闸门很可能突出，使地下工作完全瘫痪。
2煤矿井下电网越级跳闸的原因
2.1开关配置不合适
随着我国经济的持续发展，对煤矿的需求也在增加，煤矿开采中的负荷不断增加。因此煤矿使用的防爆开关也在不断改变，现在用于煤矿工作的开关其动作时间主要由两部分组成。首先是继电保护装置时间，包括单片机或PLC芯片的处理时间、中继信号传输时间等。其次是开关固有动作时间，例如跳闸机构动作时间、跳闸电磁铁的动作时间、真空管的动作时间等。但是，由于恶劣的矿井井下环境，在开关或者供电电缆使用过程中容易出现故障现象，造成短路现象，在实际工作中常出现矿井井下防爆开关动作比地面变电所的开关柜动作慢，这导致了矿井地面的开关柜越级动作跳闸。因此，为了避免发生越级跳闸现象，首先要做的是开关保护器质量和可靠性要有保证。
2.2开关质量方面的原因
不少煤矿企业在对煤矿开关进行选取、使用时，未能充分重视质量，未能实现对质量的严格把控，严重影响了煤矿井下供电系统的可靠性。而且在开关的结构空间以及使用功能方面在选取都存在较大限制。煤矿供电系统的开关结构确定较为复杂，内部的传动系统涉及较多部件配置，且机构在运行方面缺足够的稳定性，极易造成开关拒动引起越级跳闸问题。同时这一问题若是不及时解决将会持续较长时间，并且由于开关动作速度问题引起的拒动问题不易发现，如此开关动作脱离了原有的执行顺序，超出了动作时间执行范围，继而可能会导致了更加严重的越级跳闸导致大面积失电的问题，因此需要保障开关的质量。
2.3井下供电线路发生短路的话，会产生较大的电流
在长距离电力线中，线路首末端的短路电流差别越大，短路电流的变化趋势越陡，继电保护范围就越大就越灵敏可靠。如果供电电路在短线路首末端的短路电流值相似，则线路短路电流的变化趋势也趋于平缓。首末端达到一定的保护灵敏度可靠性指标时，电流速断保护范围将变小甚至逐渐消失。煤矿井下使用的基本上都是短长度多段电缆形成电网，实际工作中这部分电缆在保护范围内基本上执行零时限的速断保护。因为短路产生的电流大，必须同时满足首末端电流保护动作的条件。如果同时不满足首末端电流保护动作的条件，就可能会发生越级跳闸动作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3矿井供电系统防越级跳闸的方案分析
3.1矿井供电系统线路分布合理化
首先对矿井供电系统的局扇、排水等重要地方使用单独的电源或双回路电源。可以在电源线短路时，其他供电线路可以立即启动，减少地下停电的时间。提高矿井供电系统的安全性和稳定性。其次矿井供电系统开关的合理分配，为了解决防爆开关的延迟问题，选择使用合适的保护装置，充分利用现有电流的三段式保护，以毫秒为单位作为保护器的控制动作时间，在可靠范围内根据需要进行调整。再次精简矿井供电系统快速制动方案。可以安装集中控制防越级综合保护装置，使供电系统更加稳定安全。如果供电线路某处发生短路，则接近短路点的上一级开关不会阻止下一级动作，也不会发送短路信息，因此达到快速中断故障线路，从而避免越级跳闸。
3.2煤矿井下电网越级跳闸的措施
配置合适的防爆开关，在煤矿开采的过程中，因为工作环境比较恶劣，导致防爆开关的损坏率很高，所以，会经常对防爆开关进行更换内部元器件或者整台设备。在更换设备的过程中应该选择合适的开关。同时需要考虑将矿井地面变电所的开关柜与井下的开关保护器相匹配，可以有效形成煤矿防越级跳闸网络。在矿井井下恶劣的条件下，要尽量避免短路现象的发生，从源头上避免煤矿井下电网越级跳闸的现象发生。
3.3加强对最新网络智能继电保护技术应用
基于网络智能全线的防越级短路保护，尤其是在涉及各个分支线路防越级短路保护方面的应用，具备设置简单、可靠性水平高，灵敏性高等特点，并且实施起来较为容易。在保护器方面采用具有网络智能功能的继电保护技术的保护器即可，不需要另外加设通信线路，以及专门的防越保护监测装置。网络智能继电保护，结合其特有的实时通信功能，提升了继电保护功能。尤其是在独立监测与继电保护方面，突破传统技术的限制，在发生短路故障时，在实时通信技术作用下，与故障相关的保护器能够通过及时的信息交换形成一个整体。对故障点进行准确判断，综合分析，进而选择合理的保护方式，实现智能化保护，确保防越级跳闸保护的可靠性。有效解决了分段级延时过长导致的短路跳闸问题，以及克服了纵差保护仅能实现分段保护的短板，实现了电路全网络实时速断保护。
3.4在供电方式的方式上，采用双回路环形供电的措施,
为提高供电可靠性，矿井井下可以从两个方向获得电源，通常将供电网连接成环形，这种供电方式就是我么通常讲的环形供电。电网正常运行时分列运行，如果当某一回路停止工作时，那么另外一回路也能够独立供电，可以担负起所有负荷，这样变电所就能通过保证供电的连续性和可靠性。由于环形的供电倒闸较为复杂，因此将环形供电减少供电层级数，是一种有效地防止越级跳闸的方法。
结束语
矿井供电系统是煤矿安全生产最基本、最主要的生产系统。随着矿井生产的机械化发展，人们对矿井供电系统的安全性、可靠性要求越来越高。其中，越级跳闸是影响矿井供电安全性、可靠性的一个重要因素。在矿井供电系统中，越级跳闸事故会造成采区停电或地面变电所瘫痪，若不能及时排除故障，会引起矿井瓦斯积聚，威胁井下作业人员的人身安全，影响矿井的正常生产。
参考文献
[1]韩国芳,宋志凯。光纤级联纵差防越级保护在煤矿供电系统中的应用[J]。价值工程,2016,35(23):156-157。
[2]王艳玲,聂君君。矿井防爆开关越级跳闸综合预防及改进技术研究[J]。科技创新与应用,2016(17):129。
[3]周文锁。煤矿井下电网越级跳闸原因及对策[J]。同煤科技,2014(02):30-32。
[4]周万为。井下电网光纤纵差防越级跳闸技术应用研究[J]。科技创业家,2013(22):120。
[5]吴彦锋。煤矿井下电网越级跳闸改进措施的探讨[J]。资源节约与环保,2013(07):222。
论文作者:陈友
论文发表刊物:《中国电业》2020年1期
论文发表时间:2020/4/24
标签：矿井论文; 井下论文; 煤矿论文; 供电系统论文; 动作论文; 电网论文; 电流论文; 《中国电业》2020年1期论文;