煤礦越級(jí)跳閘的危害與防治

摘 要：煤礦井下供電系統(tǒng)是一個(gè)單側(cè)電源輻射狀電網(wǎng)，由于采區(qū)變電所距電源較遠(yuǎn)，中間經(jīng)過(guò)的級(jí)數(shù)較多（3-6級(jí)），造成同一電壓等級(jí)要穿越多個(gè)變電所，因此需要較長(zhǎng)的時(shí)限和較大的定值配合，而電力部門對(duì)電源保護(hù)的時(shí)限和定值已經(jīng)限定（<2秒），無(wú)法更改，造成整定值過(guò)小，保護(hù)時(shí)限過(guò)短，保護(hù)無(wú)法配合，另外井下部分短供電線路也會(huì)造成保護(hù)整定值無(wú)法區(qū)分，因此造成越級(jí)跳閘事故頻發(fā)。煤礦井下工作環(huán)境惡劣，單相接地（漏電）故障無(wú)選擇性跳閘成為煤礦供電的普遍現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅供電安全，據(jù)有關(guān)研究成果統(tǒng)計(jì)，礦井高壓電網(wǎng)85%以上的故障均為單相接地（漏電）故障或接地（漏電）故障引發(fā)的短路故障、過(guò)電壓故障。因此針對(duì)礦井短路越級(jí)與漏電無(wú)選擇性跳閘關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，真正解決煤礦供電難題，提高煤礦供電可靠性具有重要意義。

關(guān)鍵詞：越級(jí)跳閘；單相接地故障；保護(hù)時(shí)限

1 越級(jí)跳閘

是指電力系統(tǒng)故障時(shí)，應(yīng)由保護(hù)整定優(yōu)先跳閘的斷路器來(lái)切除故障，但因故由其他斷路器跳閘來(lái)切除故障，這樣的跳閘行為稱為越級(jí)跳閘。

2 煤礦電網(wǎng)越級(jí)跳閘原因分析

煤礦下井線路較多，變電所多，相互聯(lián)系，供電復(fù)雜，同一電壓等級(jí)從地面到井下有多級(jí)，且有的級(jí)是短線路，傳統(tǒng)階段式電流繼電保護(hù)無(wú)法整定，導(dǎo)致煤礦電網(wǎng)存在著越級(jí)跳閘和漏電保護(hù)無(wú)選擇性供電特殊問(wèn)題。煤礦各級(jí)高壓開(kāi)關(guān)之間的短線路短路電流的變化平緩，始末端短路電流差值小，如下圖所示。短路一般按躲過(guò)線路末端最大短路電流整定（Id1- L1max），則在最小運(yùn)行方式時(shí)已經(jīng)無(wú)保護(hù)范圍（L1min），即保護(hù)靈敏度<1；電力系統(tǒng)規(guī)程建議在靈敏度小于1的情況下不適宜裝設(shè)電流速斷保護(hù)，但是煤炭規(guī)程規(guī)定井下必須裝設(shè)速斷保護(hù)，不準(zhǔn)甩掉不用；此時(shí)一般按同一靈敏系數(shù)法整定（Id1- L1max），造成線路在最小運(yùn)行方式下有保護(hù)范圍（L1min），然而在最大運(yùn)行方式下保護(hù)保護(hù)范圍已到達(dá)下一級(jí)開(kāi)關(guān)出口線路（L1max），則越級(jí)跳閘成為必然。

圖2-1 短線路越級(jí)跳閘原理圖

3 治理越級(jí)跳閘的發(fā)展

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，繼電保護(hù)逐步向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展，目前電力系統(tǒng)正在大力發(fā)展智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，智能化變電站技術(shù)的迅速發(fā)展為煤礦電網(wǎng)解決短路越級(jí)與漏電無(wú)選擇性提供了新的技術(shù)手段。“智能化變電站”是是采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站。

4 DHW-6000煤礦智能化變電站介紹以及如何治理越級(jí)跳閘

此系統(tǒng)適用于6kV～110kV各種電壓等級(jí)煤礦地面及井下變電站，由地面系統(tǒng)與井下礦用供電監(jiān)控系統(tǒng)共同組成。井下KJ297礦用供電監(jiān)控系統(tǒng)嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 3836 -2000《爆炸性氣體環(huán)境用電器設(shè)備》要求生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)國(guó)家授權(quán)的質(zhì)檢機(jī)構(gòu)進(jìn)行防爆檢驗(yàn)合格，并取得安全標(biāo)志使用證（MFC110114）。

該系統(tǒng)基于IEC61850架構(gòu)，遵循國(guó)網(wǎng)公司Q/GDW 383-2009 智能變電站技術(shù)導(dǎo)則及相關(guān)技術(shù)規(guī)范，能實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)智能電子裝置IED間信息互享和互操作。采用分層采集、集中控制的架構(gòu)體系，對(duì)變電站系統(tǒng)模型、二次功能模型進(jìn)行描述，對(duì)應(yīng)用與通信技術(shù)進(jìn)行分層處理，將模擬量、開(kāi)關(guān)量的信息采集和信息的計(jì)算、邏輯判斷分層實(shí)現(xiàn)。各智能電氣設(shè)備的模擬量、開(kāi)關(guān)量信息就地采集，數(shù)字化處理后通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)送往保護(hù)測(cè)控裝置（圖3-1 DHW6000煤礦智能化變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖）；保護(hù)測(cè)控裝置安裝于主控室，綜合全站信息實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測(cè)控、自動(dòng)裝置功能，各功能相對(duì)獨(dú)立、分時(shí)運(yùn)行，即保證了保護(hù)功能的選擇性、快速性、安全性、可靠性，又保證了測(cè)量、計(jì)量功能的高精度要求。采用集中式保護(hù)，則可實(shí)現(xiàn)保護(hù)主機(jī)內(nèi)全站數(shù)據(jù)共享，此時(shí)采用差動(dòng)保護(hù)原理、母線差動(dòng)保護(hù)原理、全站零序電壓、電流和消弧線圈數(shù)據(jù)的綜合處理則可徹底解決短路越級(jí)跳閘與漏電無(wú)選擇性跳閘問(wèn)題，提高煤礦供電安全。

圖3-1 DHW6000煤礦智能化變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

5 總結(jié)

本文詳細(xì)分析了煤礦越級(jí)跳閘的原因、發(fā)展以及如何治理煤礦上的越級(jí)跳閘。從而對(duì)越級(jí)跳閘有了更深層次的了解，煤礦越級(jí)跳閘對(duì)煤礦的危害大，針對(duì)目前煤礦電網(wǎng)存在的越級(jí)跳閘問(wèn)題，提供了基于智能變電站區(qū)域集成保護(hù)的光纖電流差動(dòng)保護(hù)方案和故障定位識(shí)別的閉鎖保護(hù)方案。

參考文獻(xiàn)

[1]昌干礦上供電學(xué)（M）煤炭工業(yè)出版，2006

[2]軼選擇性漏電保護(hù)（M）煤炭工業(yè)出版。

作者簡(jiǎn)介

李堅(jiān)（1966-），男，漢族，安徽省壽縣，大學(xué)本科，高級(jí)工程師，淮北礦業(yè)集團(tuán)機(jī)電處，礦井供電及采掘機(jī)械化