摘要：随着我国煤炭企业向着大型化、安全化、自动化的方向发展，煤矿供电系统可靠性成为矿井安全和生产的重要指标。由于煤矿井下供配电网络运行环境和设备的特殊性，导致煤矿井下供配电系统会发生短路、过流、漏电以及由于电压波动引起的停电故障等供电故障。由于供电系统故障导致多种保护联锁动作，使供电系统故障排查极为困难，尤其在“越级跳闸”事故的发生时，依靠人工方式确定故障原因和故障位置，需要较长时间才能排除故障，恢复供电。因此，本文对煤矿供电系统防越级跳闸技术应用进行分析。
关键词：煤矿供电系统；防越级跳闸技术；应用
电力系统的安全性和运行状态直接影响着煤矿的生产和安全。煤矿井下巷道狭窄、空气潮湿，存在着大量需要工作的设备，电缆也随着这些设备被拖，在此恶劣环境下使用的电器设备和电缆发生短路事故难以避免。越级跳闸造成井下大面积停电，不仅严重影响生产，而且很容易诱发事故，威胁矿井的安全。因此，解决煤矿井下供电系统短路引起的越级跳闸问题，对煤矿安全生产非常必要，意义重大。
1煤矿供电系统越级跳闸产生的原因
由于煤矿开采工作环境比较恶劣，加上环境中的水分、空气等因素，开采设备在运行的过程中，容易出现各种问题，直接影响开采。我国现阶段的地下采矿的供电设备主要由两部分组成：一部分是电气设备；另一部分是电缆部分。由于电缆在地下恶劣的环境中很容易发生氧化还原反应，加上其抗阻性能不是很高，容易造成两端电流差比较大，极易产生一系列问题：
1.1受到矿井内部环境的影响
由于煤矿开采工作是在井底作业下完成的，矿井的环境比较恶劣，空间范围相对狭窄，空气潮湿、不流通，很容易直接影响供电系统的电力设施，使得电力设备的运行不正常，产生一系列的问题。变频器会在电力设备的影响下产生不良现象，保护设备也会受到谐波的干扰，容易产生错误操作，从而导致越级跳闸情况的发生。
1.2电压不稳定导致越级跳闸
煤矿开采作为一项比较复杂而长期的工作，需要投入大量的人力、物力、财力。在煤矿开采的过程中，需要使用各种不同的电气设备，并要同时启动多种设备和机械，在这种情况下容易导致电压不稳定。在电压不稳定的情况，外界环境不稳定，也容易引起波动。如果电压在瞬间发生波动的时候，并没有触动到安全警戒线，那么保护开关就会自动启动，从而引起越级跳闸。
1.3线路保护措施不当
煤矿井下作业受到条件的限制，很难做到输电线路的安全防护特别到位，尤其是在煤矿开采作业区域，地下环境脏乱差的状况根本无法获得有效处理最常见的情况是输电管线要在煤矿矿洞潮湿、杂乱的环境下通过，而且由于施工作业的需要，难免要来回拖动输电线路。为了保证井下工作用电需要，输电线路的电压强度也普遍达到6KV甚至更高。如此高压输电线路在来回拖动甚至人员、器械踩踏压折过程中难免会发生电缆绝缘层破裂等情况，就很容易造成线路短路。高压输电线路短路造成越级跳闸是必然情况。
1.4速断保护措施不力
上下级速断保护是根据时间差来设定的，一般是0.5s的时间差。而在煤矿井下输电线路保护过程中，为了确保故障快速排除，有些企业会直接将上下级时限差设置为0。这样的话，速断防护能力就会大幅降低，也会加大越级跳闸的几率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2煤矿供电系统防越级跳闸技术应用分析
2.1常见电力监控系统装置
电力监控解决方案是利用中央变电所出线间隔的保护装置遭遇故障或者峰值较大的冲击性负载之后启动继电器输出辅助接点，节点通过电缆连接中央变电所保护装置，把出线间隔的启动继电器动作作为输入信号处理，在进线间隔保护启动后又接收到出线间隔保护启动信号，闭锁速断保护，在出线间隔保护切出故障之后，进线隔间保护装置返回。
2.2光纤纵差保护技术
目前，煤矿井下监控系统大都采用电缆传输，电缆具有价格低、维护方便的特点。但是在电力监控系统中保护跳闸、闭锁等报文信息传输要求不能超过2ms，这就对煤矿监控通讯网络提出了很高的要求。光纤信息传输以其距离远、速率高、带宽大、抗干扰强等特点得到广泛的应用。将光纤通讯技术应用于煤矿电力监控系统中是十分必要的。光纤纵差保护就是基于光纤通讯技术发展而来的，该技术是通过对输电线路两端电流信息进行比较从而实现故障的准确判断。通过对线路两端电网电流的快速检测比较，若线路两端的向量和为0，则可判断该线路无故障。反之则可判断该线路故障，从而实现线路故障的准确判断和切除。
2.3通讯保护法
地面通讯保护法通过地面监控主机与各个开关智能保护器进行通讯，读取全矿所有开关电流信号，与各个开关的定值进行比较，判断短路点的位置，由地面监控主机发出指令，控制短路点上级开关跳闸切断短路线路。由于计算机通讯、判断、再发出指令需要一定时间（一般45～120ms），而开关保护器20ms启动速断跳闸，计算机发出指令的时间远大于保护器速断跳闸时间，因此地面通讯法使用特殊的保护器，保护器在通讯正常时取消本地保护功能，全部由地面计算机控制；在通讯不正常时切换到本地保护功能。
2.4保护器双口通讯法
保护器采用双通讯口，一个RS485口，用于传输电力监控数据（全部电力监控数据）；一个CAN口，用于传输短路信号（只传输电流信号）。所有保护器短路信号都通过CAN总线传输到地面计算机，由计算机判定短路点，控制相应开关跳闸。
保护器双口通讯法是地面通讯保护法的一种。由于CAN口只传输电流信号，加快了传输速度，保护器可以不取消本地保护功能，但其电流速断保护要增加一定的延时，以保证保护器在计算机接到短路信号、判断短路点、下发跳闸指令前保护器自身不启动速断跳闸。
2.5分站集中控制防越级跳闸技术
分站集中控制技术是煤矿供电系统中最常见的防越级跳闸技术，将分站集中控制技术应用到煤矿供电系统中，供电系统中应该要有相应的分站设备，并且这个分站设备应该要和防越级跳闸开关相互联系。在煤矿开采的过程中，如果供电系统出现短路，防越级跳闸开关可以有效地检测到故障，并且将检测得到的相关数据传输到分站，分站接收到检测数据之后，分析检测数据，可以迅速得到故障发生的类型，从而针对故障的具体类型发送指令，控制故障发生部位距离最近的开关，从而有效地对故障进行控制。分站集中控制技术虽然具有较好的防越级跳闸功能，但是在使用的过程中也存在一定的缺陷。分站集中控制技术对防越级跳闸开关和分站之间的联系具有很高的要求，要时刻保证通讯的及时和通畅才能进行下一步的工作，如果通信得不到保障，一旦发生通信故障，就会对故障判断失误，防越级跳闸功能也不能实现。
结束语：
要保证煤矿开采工作的有效进行，提升开采效果和质量，就必须注重煤矿开采过程中的供电系统的保护，运用现代化的技术保证供电系统处于正常的运行中，避免越级跳闸情况的发生。煤矿企业应该根据实际情况，结合煤矿特点，摒弃以往的保护措施，采用现代化的防越级跳闸保护系统，保证供电系统正常运行，从而保证煤矿的生产质量和效率。
参考文献：
[1]尹成迅，潘献全.煤矿供电系统越级跳闸研究［J］.煤炭科学技术，2014（06）
[2]毛卫清.煤矿供电系统防越级跳闸技术应用探讨［J］.煤炭工程，2015（06）
[3]杨照飞.防越级跳闸在煤矿供电系统的应用分析［J］.能源与节能，2015（05）
[4]贾全东.煤矿供电系统防越级跳闸技术应用研究［J］.黑龙江科技信息，2015（33）
论文作者:贾雪
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/28
标签：煤矿论文; 供电系统论文; 故障论文; 线路论文; 通讯论文; 井下论文; 保护器论文; 《基层建设》2018年第8期论文;