云南东源镇雄煤业有限责任公司 云南省昭通市 657204
摘要：电力是煤矿生产的主要动力，煤矿电网的安全运行是保证煤矿正常生产的重要条件之一，煤矿井下供电方式基本上为电缆供电，电缆线路经常发生单向接地或者单向漏电故障，易发生误动作和越级跳闸故障。本文分析了煤矿井下供电系统越级跳闸原因，并针性的提出了预防供电系统越级跳闸的解决对策，提高了煤矿供电可靠性、安全性，实现了基本无故障，保障了煤矿的安全生产能力。
关键词：供电系统；越级跳闸；继电保护；对策研究
在煤矿井下供电系统中，由于其运行环境较为恶劣、影响因素较多，供电事故时有发生，除了自然气象因素（如雷击、输电线路倒杆等）外，还存在配用电电气设备制造上的缺陷、选型设计和安装调试不当、检修质量不高、以及运行维护措施不到位等引起。在煤矿井下供电系统中，除了需要结合井下供电负荷要求采取相应技术措施消除或减少供电事故发生外，还需要借助先进的测控保护技术措施和装备，尽可能在最短时间内将故障设备或线路从整个煤矿井下供电系统中有效切除，确保非故障性电气设备或线路部分能够高效稳定的运行，缩小事故影响范围，提高供电经济效益。
一、预防煤矿井下电网越级跳闸的重要性
总所周知，煤矿安全供电是矿井井下安全生产的最重要的组成部分之一，确保煤矿井下供电系统各类保护装置安全、可靠、齐全、灵敏是煤矿井下安全供电的基础。煤矿井下的环境相对来说是十分恶劣，空间狭小、空气潮湿，这就对煤矿井下供电系统提出更高的要求。井下电网发生越级跳闸会影响煤矿井下风机开关送电时间，引起瓦斯积聚，严重时引发瓦斯爆炸事故，严重威胁着矿井的安全生产。因此说剖析煤矿井下电网开关越级跳闸的原因，提出对应的对策，对煤矿企业的安全供电和安全用电都有着重要的现实意义。
二、煤矿电网越级跳闸的原因分析
越级跳闸是指电力系统故障时，应由保护整定优先跳闸的断路器来切除故障，但因故由其他断路器跳闸来切除故障，这样的跳闸形式称为越级跳闸。
1.继电保护整定计算方式的原因
在电力行业，电流速断保护整定一般是按照公式计算并取值，而在煤矿1200V以下低压供电系统中，依据中华人民共和国煤炭工业部制定的《煤矿井下供电的三大保护细则》，电缆线路的短路保护整定值是参考线路上电动机的启动电流进行整定，这种短路保护整定值可能会远远低于按线路短路电流整定所得出的值。在高压供电系统中，部分煤矿供电系统的管理者们也普遍的认为，电流速断整定只需要躲过线路上可能出现的最大的电流即可。因此，依据上述计算方法，保护范围只有本级线路的保护装置却不同程度的延伸了保护范围，甚至超过了下一级保护装置的保护范围，由于煤矿电网中普遍使用无时限电流速断及限时过电流的保护方式，在这样情况下，下一级线路中某个点发生短路时，由于短路电流远远大于保护装置中设置的电流速断整定，本级开关及下一级开关均满足电流速断跳闸的条件，从而有可能导致越级跳闸，在大型煤矿，线路级层较多，线路又较短的情况下，按照这种整定方法越级跳闸的情况就会频繁发生。
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2.井下高压开关保护装置的原因
现有的一些煤矿中，井下高压真空配电装置因为不能得到及时更新换代，因此老旧设备较多，整定值不能实现连续的调整，只能按照额定电流倍数调整，例如ZLZB系列的保护装置短路保护整定只有1.6倍、2.0倍、3.0倍、4.0倍、5.0倍、6.0倍、8.0倍、10.0倍可供调整，计算出的整定值与实际调整的整定值差别较大，且部分开关设置的时限也不准确，只有1~4档可调，造成上下级开关之间的整定配合出现误差，当系统出现故障时就有可能造成越级跳闸事故的发生。
3.失压保护的原因
煤矿的供电系统会受到雷击、接地、大功率设备起动等原因干扰，这些因素都会造成供电系统瞬时电压波动。且煤矿的高低压开关均设有失压脱扣器，动作特性为电压不足额定电压65%可靠分断，瞬时动作，没有延时设置，因此当电网瞬时电压波动范围达到额定电压65%以下时，由于失压脱扣器保护的动作特性，在限时过流保护动作之前线路将会被分断，造成过流延时保护设置失效，引起开关无序越级跳闸。
4.继电保护整定管理的原因
对于大、中型煤矿，变电所装机容量已达到了MVA级别，部分煤矿已自建瓦斯发电站或矸石发电站，这样的供电系统对于煤矿来说是个相当庞大的系统。所以，大中型煤矿中对供电系统的管理不到位也是造成越级跳闸的原因之一，例如多数煤矿的专职电力电业人员配备不足、整定计算人员专业技能水平及分工与协调能力差、按照经济原则进行供电系统改建扩建等。因此，供电系统技术管理工作不到位，会使整个煤矿供电系统上下级保护装置继电整定不合理配合或不能配合，系统在这种状态下运行时，就有越级跳闸的可能性。
三、对策
3.1优化煤矿供电系统
井下高压电缆一律沿进风巷敷设。同时加强日常检查检修，严格按照周期对电气设备进行保护参数进行理论计算和校验，确保保护装置动作的灵敏和可靠，减少事故事故次数从而减少越级跳闸的机率。
3.2改进煤矿井下开关的保护器
（1）将现行的半模拟半数字保护器用全数字化综合保护器来取代，这种保护器不仅数字保护性能强，同时也不会因为阻容器件老化造成输入、输出回路失压，减少定值漂移发生的概率。此外，相较于半模拟半数字精度，全数字保护器要高的多，电流可以精确到毫安，时间可以精确到毫秒，这样的设置有利于调整的连续性，实现上级与下级的合理协作与配合。（2）保护工作电源要放弃模拟电源而选择开关电源，开关电源有一个整流、逆变、再整流的过程，输入端的干扰不会直接耦合传导到输出端，这样，就可以有效地隔离干扰，这样，不断输入端电压怎么变化，输出端电压是稳定的。（3）完善保护装置。煤矿井下的高压开关的电流保护一般只有短路和过载保护，定值整定时，也是按倍率整定的，过载延时时间一般也是以0.5s档位整定的，造成无法实现保护的上下级配合。因此在保护配置上，应增加一段过流保护，变为三段式过流保护，定值无级调整，用带延时的过流段作后背保护，来实现上下级保护配合，防止越级跳闸的发生。（4）改进漏电保护性能。目前，煤矿井下高压漏电保护，都是单一的零序电流。由于不平衡电流随负荷的增大而增大，造成定值无法整定，常常不误动。同时在高阻接地或有消弧线圈时，系统中的零序电源大小不定，保护中的漏电保护就可能失效，要不造成地面变电所越级跳闸，要不发展成为短路事故。
3.3加强安全技术培训，提高技术人员素质
要想提高煤矿供电系统的安全性和可靠性，应该加强供电系统技术人员和电气设备维修人员的理论和操作技术水平，不断提供他们的安全素质和业务素质，并努力打造一支技术过硬的技术人员和维修人员队伍，通过常规的检测来降低煤矿井下电网越级跳闸的事故几率。
四、结束语
本文根据煤矿井下供电系统的特点，指出了发生越级跳闸对煤矿供电系统产生的危害，并分析了井下供电系统产生越级跳闸的原因。在未来一段时间内，采用高品质的新型智能化的微机保护装置，利用优良的速断保护方案，必将有效地降低越级跳闸事故的发生，大大提高矿井供电系统的安全可靠水平。煤矿井下预防越级跳闸将一直是井下生产安全的重点工作。笔者深信通过煤矿企业、科研单位的共同努力，一定能够有效地防止越级跳闸事故，保障矿井的生产安全。
参考文献：
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[4]陈刚，马志云.一次越级跳闸事故的分析[J].电工技术杂志，2016（5）：49.
论文作者:周跃江
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/7
标签：煤矿论文; 井下论文; 供电系统论文; 电流论文; 电网论文; 事故论文; 线路论文; 《防护工程》2019年9期论文;