摘要：煤矿行业是一个危险性相对较高的行业，并且工作人员的日常工作环境十分恶劣。这就导致工作人员在回采电缆期间，如果发生摩擦，或者供电系统在运行期间应用了大量的变频器，以及应用一些软启动器等各种装置，系统在运行期间的谐振过电压过多，有可能会引起爆炸，造成严重的破坏。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对煤矿井下供电系统防越级跳闸技术提出了一些建议，仅供参考。
关键词：煤矿井下供电系统；原因；防越级跳闸技术
引言
随着我国煤矿产业的发展速度不断加快，在整个煤矿开采的规模上正在不断扩张，工作面正在朝着更深层次上不断延伸，为了最大限度上保证整个供电系统的安全性和可靠性，相关煤矿开采单位必须要针对供电系统防越级跳闸问题进行深入性的研究和解决，以此来有效保证整个煤矿井下开采工作的安全性和稳定性。
1.防越级跳闸原理
在煤矿供电系统进行监控期间，采用的解决方案就是与供电系统的日常情况相结合，通过相应的分析与研究得到的相应的方案。煤矿作业期间，在中央变电区域，或者其采煤变电区域，如果因为保护煤矿中采用供电系统的安全性，出现了一些紧急情况。或者在长久应用后，进行保护时，形成具有较强冲击电能的负荷现象，导致煤矿供电系统中驱动继电器可以正常运行，而驱动继电器除了具有单项输出点外，还有其他辅助输出节点。在应用辅助节点时，要对煤矿供电系统中输出电缆进行应用，将电力系统合理的进入到中央变电区域，再并入进线侧保护设施，在间隔应用煤矿供电系统时，应加强对内部保护设施的重视，其对于确保煤矿供电系统运行的安全性来说意义重大。这主要因为，保护设施在具体运行过程中，能够将煤矿系统中出现间隔的起动继电器的各项动作作为一种类似遥信输出处理，因此，发现煤矿供电系统在运行期间发出保护起动信号后，可以快速起动电路隔断，实现防越级跳闸。
2.产生越级跳闸的主要原因
随着国内煤矿行业的发展，煤矿井上井下供电系统越来越庞大、复杂。矿井有多个采区，每个采区有多个分区变电所担负工作面供电，供电系统也随之分布区域扩大、供电设备增多多、供电距离增长。基于以上特点，煤矿供电事故屡有发生开关越级跳闸现象，严重时造成大面积停电，影响矿井安全生产。（1）井下供电设备保护器基本上是半模拟半数字保护，易出现定值漂移现象，造成保护误动或拒动，同时保护器精度差，定值不能连续调整，无法实现上下级保护的配合，导致越级跳闸。（2）保护没有解决低电压的问题，使之电网系统的电压波动而造成大面积停电。（3）保护配备不具有选择性漏电保护、故障录波、PT断线等保护功能。煤矿井下越级跳闸问题是长期困扰煤矿安全生产的大问题，目前大部分矿井是靠将上级开关短路速断保护增加一段小延时(10～200ms)，短路时下级开关短路速断保护先启动，以保证下级开关先动作。但由于开关机构的差异造成开关跳闸灵敏度不同，其延时能否完全保证下级开关都先于上级开关动作则有待试验。
3.煤矿井下供电系统防越级跳闸技术
3.1分布式网络保护，电缆短路防越级
网络优先技术，即防越级网络识别信号在网络中优先传输，防越级零延时。故障定位，根据故障位置动态调整各级防越级延时，可在0.5s时延内，实现7级以上级联线路防越级。开关可靠性在线监测，机构异常自动报警，提高开关分段可靠性。
3.2健全线网架结构的原理特点
1)对每条线路进行建模，利用故障时本线路的零序电压、电流等信号，求解本线路的模型参数，识别模型符合性识别故障，具有自举性。目前其他方法均需对所有线路进行比较，方能选出故障线路。2)在模型参数识别时能利用全频带信息，为准确选线提供了可靠基础，灵敏度高、耐过渡电阻能力强;而目前其他方法或只用稳态信号、或某几次谐波、或某一频带信号等，算法判据利用信息量有限，灵敏度、实用性受到限制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆3)对于间歇性电弧接地故障，该原理有着天然的适应性与优越性，这是因为无论电弧间歇程度如何，该方法将健全线等效成的电容模型都未发生变化，即健全线的结构并未变化，方法仍然成立，而对于电气量比较的方法，由于电弧间歇会导致的电气量变化，进而影响其判别的稳定性和正确性。4)变压器中性点接地方式与配电网规模对本方法没有影响。传统的基于电气量的方法，受中性点接地方式与电网规模影响，电气量变化范围巨大，影响判据的整定，适用性差。该方法识别的是健全线的网架结构，不受上述因素的影响，适用性强。
3.3基于电压波动识别技术的电压波动防越级
通过微机保护装置智能识别短路引起的欠电压、瞬间电压波动以及长时间欠压故障，自动投入电压波动保护，躲避电压波动，防止欠压释放动作引起大面积停电。该技术可防止由于短路故障引起的母线欠电压或地面电网电压波动引起的大面积停电。通过电压波动智能识别技术可以解决由于电动机群起、短路故障欠电压、地面电网瞬时故障欠电压引起的越级跳闸问题，提高防越级跳闸可靠性。
3.4光纤环网复用技术降低维护成本
光纤环网复用技术利用环网实时监控供电系统信息，不但提高了供电系统的可靠性，且因为故障风降低使得维护成本投入减少。光纤环网复用技术是基于两层网络协议所研发的光纤复用技术，与TCP/IP的7层网络协议相比，优先级更高，传输更快（防越级信号传输时间＜1ms）。为防止网络堵塞，保证网络传输实时性，防越级网络应避免与视频监控网络共用同一芯光纤。
3.5监控系统软件防病毒，可靠性高
Windows操作系统应用普遍，流行病毒多，很容易受到黑客攻击，安全性差。为此，该系统特采用了最安全的军工安全级Linux操作系统的监控软件平台，Linux操作系统源码开源，安全分区管理，安全级别高，病毒少，不容易被黑客攻击；采用基于Linux操作系统的煤矿供电监控系统，对于保证煤矿供电安全具有重要意义。
3.6隔爆型短路闭锁控制器
第一，闭锁控制信号可以通过电缆来进行传输，同时也可以通过光缆来进行传输，可以适用在各种不同环境的景象布线形式；第二，防越级跳闸闭锁控制器在工作过程当中的通讯能力相对较强，可以直接通过进入以太网或者是电力监控系统来进行工作；第三，防越级跳闸闭锁控制器，在线路工作当中具有良好的检测以及断线监测等方面的功能，当断线控制器内部的故障产生报警信号的情况下，可以直接发现故障产生的具体点位，方便后续检修工作人员到检修工作；第四，因为闭锁控制器在整个智能保护性能上相对比较优良，因此可以有效防止短路越级跳闸问题的产生，在实际的工作过程中可以将其单独设置和使用，可以有效预防供电系统内部产生不良的越级跳闸问题，同时该设备也可以和电力监控系统之间进行配合应用，实现对整个电力线路进行全面的分析和控制。
结束语
综上所述，井下各站出线和进线间防越级跳闸以及井上电源和井下负荷之间的防越级跳闸逻辑的应用，解决了出线故障进线一起跳闸的越级跳闸现象，使各级间保护动作的选择性得以建立，保证了供电的安全性和可靠性。
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论文作者:李东方,张艳
论文发表刊物:《电力设备》2019年第21期
论文发表时间:2020/3/16
标签：供电系统论文; 煤矿论文; 井下论文; 电压论文; 故障论文; 技术论文; 信号论文; 《电力设备》2019年第21期论文;