摘要：煤矿井下供电是一项非常复杂而且至关重要的工作，因为井下条件较为恶劣，井下供电会受到诸多因素的影响，比如输电线路倒杆、电气设备存在缺陷、设备调试不到位、运行维护不当等，均会影响到供电安全。在进行井下供电时，要同时满足两方面的要求，一方面是在满足井下用电负荷的前提下，制定相应的防止掉闸措施；另一方面，需要采用先进的监测设备和技术，可以在事故发生后迅速做出反应，将故障设备跨过，保证井下供电的连续性和可靠性，因此应加强对井下越级跳闸原因的探析，寻求相应的解决措施。
关键词：煤矿；供电系统；越级跳闸
煤矿井下供电的特点是采用多级供电形式；供电电缆短，短路电流大，大部分重负荷集中在线路末端，末端大型设备驱动频繁，驱动电流大，时间长，电压质量差，使过流保护整定级差小，越级跳闸时，停电范围增大；随工作面的移动，供电变电站移动及运行方式变动频繁等。越级跳闸导致的后果严重。因此，必须加强管理，对越级跳闸的原因分析，并提出全面的解决方案。
1 井下供电系统造成越级跳闸的原因分析
在煤矿井下供电系统中，周围环境比较潮湿，且巷道狭窄，再加上系统线路、设备、接头等比较容易发生短路现象，从而导致漏电事故频发。目前中国的供电系统中多为辐射形网络，供电线路非常短，而延伸的级数却非常多。
这种特点造成供电线路的拓扑比较复杂，尤其是当不同级别的电路同时发生短路时，由于各电路中电流相近，因此发生短路时电路产生的瞬间电流会达到几千安培以上，这样导致发生短路位置以上的各级开关都达到了跳闸保护限制，如果上一级的开关具有更高的灵敏度，那么就会率先发生跳闸，这也就发生了越级跳闸的现象，严重时还会引起地面变电站开关发生跳闸，造成煤矿大范围内停电，甚至会造成主扇停风的恶性事故，后果非常严重。通过分析认为，造成井下电路系统越级跳闸的原因主要是以下几点：
1.1短路保护整定困难
由于井下煤矿供电系统的特点和结构的复杂性，在线路的零秒速断保护内并没有保护区，一旦线路发生故障，位于上层或几层以上的开关都不会感知到有任何变化的线路电流，在该种情况下，各级开关的零秒速断保护器会直接产生跳闸，这就是越级跳闸现象产生的原因。而且井下供电系统中没有时间级差，所以过流保护整定存在很大难度，因此一旦发生短路故障很容易造成越级跳闸。另外，井下时常发生的防爆开关拒动现象也是导致越级跳闸的重要原因；
1.2光纤纵差保护效果并不理想
当前主要是通过光纤纵差保护为井下供电系统提供保护。虽然使用光纤纵差保护可在一定程度上避免出现越级跳闸，但如果线路系统中涉及三端线路或多端线路，那就很难解决，这主要是因为光纤纵差的理论基础是两端线路理论，如果要解决三端线路问题在技术上根本无法实现；
1.3失压保护难整定
当发生开关拒动现象时，井下多数保护线路都会处于失压保护状态，部分开关还会发生延时情况，因此整定较为困难，而且有些失压保护器还会发生脱扣值缺乏准确性的现象。如果短路故障发生位置距离母线非常近，那么母线就会出现失压现象，其他开关的保护系统则会出现越级跳闸现，另外，井下开关自身的质量及动作快慢也是造成越级跳闸的一个重要原因。
2 煤矿井下供电越级跳闸相应对策
2.1为高低压开关失压保护装置设置延时时间
采用高低压开关失压保护装置并为高低压开关设置专用不间断后备操作电源，并将传统的机械性失压脱扣装置升级为微机综合保护装置。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆科学合理的设置失压延时保护时间，使失压延时保护时间大于短路保护制动时间，有效地防止失压保护出现在短路保护动作之前，通过两种保护的有机结合，可以实现在失压保护装置开关失压后对供电系统进行及时分析判断。
2.2对井下各级开关进行保护整定
要做好地面高压开关柜与井下高压隔爆真空开关相关参数的匹配，并对煤矿井下与地面的供电配合方案进行优化，在情况允许下，可以适当的放大地面速断保护定值，对入井回路电缆进行分段保护，在设备正常运行的状态下，可以适当的缩小井下速断保护定值，避免出现井下盲区，进行合理的整定配合，也可以有效地防止越级跳闸状况。
2.3实现井下配电自动化
井下配电自动化在保证井下供电安全中不可替代，可以保证供电系统安全稳定的运行，煤矿变电所采用的配电自动化系统可以通过计算机对线路路障做出反应，并对故障线路进行切断，有些自动化装置还具有对控制对象的监视作用，若发现其处于不正常的工作状态下，可以发出警示信息，并能对故障点进行锁定，当发生越级跳闸事故时，计算机可以通过判断是由哪一个开关最先发出的跳闸指令来判断发生故障的线路。
2.4新技术的应用方案
目前常用越级跳闸解决方案新技术有：电气闭锁方式、分站集中控制方式、基于全网数据共享的数字化变电站方式。该方式要求所有保护器具备光纤数字通讯接口，通过光纤将井下高压保护器、地面变电站保护器的电气信息传输至数字变电站的合并单元，合并单元根据采集的各条线路信息识别故障点并控制跳闸。光纤纵联电流差动方案，借助光纤通道传送输电线路两端的信息，以基尔霍夫电流定律为依据，能简单、可靠地判断出某段线路是区内还是区外故障，从而决定是否动作切除本线路。区域智能联锁型保护，基于CAN通讯技术的防越级跳闸保护方案，在本级线路故障时速断保护瞬时启动。并线上及保护器发出动作闭锁信号、同时上级躲过下级开关固有动作时间，如下级拒动该级开关跳闸，构成通信网络的双保险。当通信网络发生故障时，自动切换到传统的常规三段式过流保护。
2.5使用智能化的保护装置
电流系统对继电保护的的基本要求是其要有速动性和选择性以及可靠性与灵敏性。煤矿井下的高压电网系统出现故障时，必须要将事故的影响控制在最小范围内，这就要求必须迅速地、有选择性地将故障在系统中切除的同时还能保证其他系统的正常运转。煤矿安全规程中的第455条和第457条都有规定，井下的高压电网中高品质的微机保护装置要具有在线监测电度、电流、电压以及功率等参数的功能，此外还要有相关的规程中要求的各项常规保护的功能，来实现煤矿的综合自动化管理。
2.6引进的煤矿供电防越级跳闸数字保护系统
引进的煤矿供电防越级跳闸数字保护系统，利用高速光纤和纳秒级同步技术，使得井下高压防爆配电开关电流的数据能够与地面控制中心的保护主机进行连接，形成主机上配套差保护的动作线路主保护，识别光纤保护的CT饱和，使得井下智能保护器在失去工作电源的情况上依然能够继续工作，确保失压后的保护可靠动作，起到防止电网越级跳闸事故发生。
结束语
越级跳闸是影响煤矿安全供电重要因素，越级跳闸主要是技术方面的原因，同时也有人为的因素。应该一切从实际出发，结合生产现场以及所投入的设备设施需要，科学、合理的设计矿井供电网络，并配备安全可靠的保护设施，制定行之有效的规章制度，提高矿井供电系统的装备水平和管理水平，采取针对性的技术措施，矿井供电系统越级跳闸现象是能够得到解决的。
参考文献
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论文作者:常玉新
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/31
标签：井下论文; 供电系统论文; 线路论文; 煤矿论文; 发生论文; 光纤论文; 故障论文; 《电力设备》2017年第24期论文;