煤礦高壓供電越級跳閘事故原因分析

李浩

摘 要：本文基于對煤礦井下電網(wǎng)安全的實踐分析，提出了高壓供電越級跳閘事故發(fā)生的主要因素，同時也積極總結(jié)了井下高壓電網(wǎng)防止越級跳閘的方法，希望能夠進(jìn)一步確保煤礦生產(chǎn)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煤礦；供電系統(tǒng)；防越級跳閘；策略

中圖分類號：TD611 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

煤礦越級跳閘造成井下大面積停電，不僅嚴(yán)重影響生產(chǎn)，而且很容易誘發(fā)事故，威脅礦井的安全。因此，解決煤礦井下供電系統(tǒng)短路引起的越級跳閘問題，對煤礦安全生產(chǎn)非常必要。

1 煤礦井下電網(wǎng)越級跳閘主要原因分析

1.1 配置開關(guān)不當(dāng)

配置開關(guān)不當(dāng)是煤礦井下發(fā)生電網(wǎng)越級跳閘的重要原因。煤礦產(chǎn)量越來越高，大型設(shè)備應(yīng)用頻繁，給井下電網(wǎng)運行帶來較大可承受負(fù)荷，需通過強(qiáng)化檢修高壓防爆開關(guān)設(shè)備，保證電網(wǎng)正常運行。但這與地面變電所的供電設(shè)備難以形成合理搭配。高壓防爆開關(guān)的功能動作主要包括繼電保護(hù)裝置的動作、采樣、單片機(jī)處理、繼電器信號輸出等，每一動作運作都需要固有時間，此外其運轉(zhuǎn)耗時還包括跳閘電磁鐵的動作耗時、跳閘機(jī)構(gòu)動作耗時、真空斷路器動作耗時等。較為繁復(fù)的運行動作使得高壓防爆開關(guān)在惡劣環(huán)境中作業(yè)時，易發(fā)生設(shè)備故障，如較大濕度引發(fā)高壓防爆開關(guān)卡澀、難以靈活作業(yè)，增加開關(guān)固有動作時間，發(fā)生短路故障。此時地面的高壓開關(guān)動作明顯快于井下防爆開關(guān)動作速度，進(jìn)而發(fā)生井下越級跳閘。

除此之外，若煤礦開關(guān)保護(hù)裝置使用年限已滿，其使用性能將逐漸降低，檢測精準(zhǔn)度降低，保護(hù)動作遲緩，動作計算值存在較大誤差，進(jìn)而當(dāng)出現(xiàn)線路故障后，開關(guān)會發(fā)生誤動或拒動致使越級跳閘問題發(fā)生。

1.2 供電線短路

若發(fā)生井下供電線短路，則會有大量電流通過。長距離供電線路中，首端和末端的短路電流差別較大，短路電流變化趨勢較陡，繼電保護(hù)的范圍就較大。若線路供電時間較短，短路電流會在線路首端和末端呈現(xiàn)相似的電流值，此時其電流變化呈現(xiàn)平緩趨勢，在達(dá)到預(yù)設(shè)可靠指標(biāo)時，會逐漸縮減速斷保護(hù)的范圍最終消亡。井下煤礦供電網(wǎng)絡(luò)多以長度較短的多段電纜線路為主，難以區(qū)分上下級的短路電流情況，此時幾乎沒有速斷保護(hù)，速斷保護(hù)為零，而發(fā)生短路將產(chǎn)生較大電流，需同時滿足上下級保護(hù)動作的條件，而難以保證同時滿足上下級保護(hù)動作的規(guī)定條件時，越級跳閘行為就會產(chǎn)生。現(xiàn)階段井下智能化管理為供電保護(hù)的主要方法，如：若有短路故障發(fā)生在下一級電路時，同時啟動上下級保護(hù)措施，可避免上下級同時發(fā)生短路故障，防止越級跳閘發(fā)生。

2 井下高壓電網(wǎng)防止越級跳閘的方法

2.1 加強(qiáng)供電技術(shù)管理

對電器設(shè)備進(jìn)行技術(shù)管理時，應(yīng)以嚴(yán)格的周期計算其參數(shù)，并對保護(hù)參數(shù)進(jìn)行校驗，及時調(diào)整線路負(fù)荷改變后的電流整定值，保證電流保護(hù)裝置具有靈敏性，從而可順利執(zhí)行動作。

對地面井下的整定配合方案進(jìn)行優(yōu)化，適當(dāng)調(diào)大地面速斷保護(hù)定值，最大限度地對電流保護(hù)時限定值進(jìn)行縮減，分段保護(hù)入井回路、采區(qū)的電纜；在保證設(shè)備正常運行的狀況下，最大限度地對速斷保護(hù)定值進(jìn)行縮減，保證電路保護(hù)動作的配合。

2.2 加強(qiáng)日常電氣管理

對供電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，有效降低不合理供電。對電纜管理進(jìn)行強(qiáng)化，保證電纜吊掛、電纜接頭的有效合格率，降低電纜事故的發(fā)生率。加強(qiáng)日常定檢，對電氣隱患進(jìn)行及時檢測與維修，以此確保設(shè)備始終完好運轉(zhuǎn)。及時調(diào)整系統(tǒng)由于阻抗發(fā)生變化而產(chǎn)生的問題，如試驗鑒定電流互感器，對不合格電流互感器及時更換。

2.3 雙回路供電或獨立供電在關(guān)鍵負(fù)荷的應(yīng)用

當(dāng)前，煤礦井下主要通過級短電纜網(wǎng)絡(luò)的手段進(jìn)行供電，并以相關(guān)要求為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置采區(qū)排水泵房。變電所排水中心泵房供電方式為單獨雙回路，使得在某回路中主線部分線斷電時，氣壓泵房線路仍可以正常工作，還可承擔(dān)本處斷路產(chǎn)生的負(fù)荷。在供電技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步的時代，煤礦井下處理高壓電網(wǎng)越級跳閘的主要方案是優(yōu)化設(shè)計供電組合。

2.4 將專用保護(hù)后備電源配置在防爆開關(guān)中

在防爆開關(guān)保護(hù)器中安裝專用可持續(xù)保護(hù)的后備電源，以此保證若故障發(fā)生在開關(guān)主電路時，保護(hù)設(shè)備仍可提供穩(wěn)定的電源，保證電路穩(wěn)定運行，以此保證即使故障存在，開關(guān)仍可正常穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，防止由于線路故障導(dǎo)致保護(hù)電源開關(guān)控制出現(xiàn)中斷供電或供電波動等問題。若難以保證開關(guān)控制正常穩(wěn)定運行，開關(guān)拒動現(xiàn)象、開關(guān)誤動現(xiàn)象均會引發(fā)越級跳閘。配置持續(xù)后備電源可有效增強(qiáng)保護(hù)控制設(shè)備的抗電源干擾性，防止因受電磁干擾使開關(guān)控制誤動引發(fā)跳閘。

2.5 智能化微機(jī)保護(hù)設(shè)備的應(yīng)用

現(xiàn)階段，在我國主要的煤礦供電方式為極負(fù)荷方式，這就對繼電保護(hù)選擇性提出了更高的要求，并對設(shè)備的故障感知能力、事故解決能力提出了靈敏性、及時性的要求。當(dāng)井下供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，繼電保護(hù)的任務(wù)就是及時解決故障、排除系統(tǒng)難題，將故障進(jìn)行隔離保證系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)順利工作。隨著新型技術(shù)的不斷興起，新的ZBT―11型綜合保護(hù)器，可依照煤礦井下電網(wǎng)特點，提供不接地的供電應(yīng)用系統(tǒng)。

通過此綜合保護(hù)器可有效監(jiān)督管理煤礦井下的高壓防爆開關(guān)的運作狀態(tài)，保證實時監(jiān)控檢查站和調(diào)度站，促進(jìn)兩者有效連接，進(jìn)而加速形成煤礦電網(wǎng)安全監(jiān)控系統(tǒng)。ZBT―11型綜合保護(hù)器在煤礦井下作業(yè)時，可滿足數(shù)據(jù)接收輸送過程中的各種要求。不僅如此，在接收數(shù)據(jù)中心指令后，檢測站可實施相關(guān)遠(yuǎn)程保護(hù)控制的系列措施。常見的包括：良性微機(jī)保護(hù)設(shè)備的應(yīng)用可防止越級跳閘情況出現(xiàn)，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控對線路進(jìn)行保護(hù)。

2.6 智能變電站的應(yīng)用

智能變電站的組成主要包括智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備，在隔層、過程層兩級網(wǎng)絡(luò)中通過智能設(shè)備實現(xiàn)共享數(shù)字信息，相互操作，以此推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)化二次功能的實現(xiàn)。智能化變電站的應(yīng)用優(yōu)勢為操作程序化、便于檢修狀態(tài)、有利于分析電網(wǎng)故障等。智能變電站通過底層互感器、斷路器實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，通過具有兼容性、開放性的網(wǎng)絡(luò)化二次功能實現(xiàn)更好地保護(hù)。從而能夠更加有效地分析電能質(zhì)量，實現(xiàn)作業(yè)項目的科學(xué)控制。在智能化變電站模式的基礎(chǔ)上衍生出防越級跳閘系統(tǒng)，其具有3層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，兩層網(wǎng)絡(luò)，有利于一體數(shù)字化作業(yè)模式在地面井下的應(yīng)用，實現(xiàn)為全礦底層打開共享數(shù)據(jù)的開關(guān)。其防越級跳閘作業(yè)的原理主要為：以進(jìn)出變電站的配置線為主實現(xiàn)差動保護(hù)，對故障區(qū)段利用自動化反饋進(jìn)行判斷。由此可見，在智能變電站中實施防越級跳閘系統(tǒng)主要是在電網(wǎng)智能架構(gòu)的作用下，通過變電站向第三代數(shù)字化結(jié)構(gòu)發(fā)展，保證全礦都可實現(xiàn)信息共享，有效解決防越級短路、無選擇性漏電等問題，實現(xiàn)升級軟件化功能、保護(hù)資源與投資、增強(qiáng)電磁兼容性、強(qiáng)化機(jī)構(gòu)抗干擾能力等。

結(jié)語

總之，越級跳閘是制約煤礦井下安全供電的一個關(guān)鍵要素，倘若出現(xiàn)這種類型的故障，那么就會造成比較大的危害，其中不但有技術(shù)上的原因，而且存在人為方面的原因。基于此，這也給相關(guān)技術(shù)人員提出了新的要求，希望本文闡述能夠進(jìn)一步為相關(guān)研究提供有效參考。

參考文獻(xiàn)

[1]張維振，李忠奎.基于速斷閉鎖的煤礦高壓供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)研究[J].煤礦現(xiàn)代化，2017（4）：40-43.

[2]張豪，苗書運，王燕麗.煤礦井下高壓電網(wǎng)防越級跳閘的探索與研究[J].山東煤炭科技，2015（4）：134-136.

[3]王懷群.煤礦高壓供電防越級跳閘技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].煤炭技術(shù)，2013，32（8）：71-73.