淮北矿业集团许疃煤矿
摘要：为了提升煤矿矿井供电系统的安全性与连续性，本文对矿井高压电网越级跳闸问题进行分析，重点从保护装置动作可靠性差、整定方法科学性差、电缆线路较短，速断电流较大、欠压动作的存在几个角度分析矿井高压电网越级跳闸的主要原因，最后针对性地提出一些建议对策。
关键词：煤矿矿井；供电系统；高压电网；越级跳闸
一、引言
矿井高压电网越级跳闸现象是煤矿矿井供电系统中容易出现的一种线下。实践中，一些煤矿从井上到井下不同采取变电所之间存在供电线路较短以及多级变电所串联供电的情况，容易出现较大短路电流。由于各级供电网络首端以及末端电流不会产生太大的差距，所以如果仍然采用传统继电保护模式进行保护，整定难度较高，准确整定时间级差也比较困难，一旦发生电网短路故障就容易出现供电系统越级跳闸的问题，对于煤矿的安全生产作业造成严重的威胁。本文在这种背景下对煤矿矿井高压电网越级跳闸现象进行分析，针对矿井高压电网越级跳闸现象的常见成因，提出一些防范建议。
二、矿井高压电网越级跳闸的常见原因分析
（一）保护装置动作可靠性差
矿井所用高保开关数量多，种类多，而且生产厂家往往也并不统一，即便是同一个厂家生产的产品，其性能往往也存在或多或少的差异，所以在这种情况下，在煤矿井下供电系统发生短路问题时，时长会发生上一级线路开关比下一级线路开关先跳闸的现象，也就是越级跳闸。而且高爆开关的生产厂家本身为了提升高爆开关的隔爆性，加上矿井生产环境相对恶劣，一旦矿井出现短路，往往地面开关会首先动作，这也会引发高压电网越级跳闸现象。
（二）整定方法科学性差
在井下生产作业中，电力技术人员往往会结合自己的工作经验，应用电流三段式保护手段来对煤矿电网线路进行保护作业，技术人员往往会按照负荷最大时最大工作电流的3至5倍来整定地面变电站下井馈出线保护定值。这一保护定值确定后，矿井其他线路就会参考这一值来适当降低，以确定下级保护定值，可以看到这种保护定值的确定方法是比较主观的，实际上最终确定的保护整定值一般偏小，一旦发生矿井短路故障，很容易出现越级跳闸现象。
（三）电缆线路较短，速断电流较大
矿井供电系统发生短路故障时，如果矿井的供电电缆长度较长，电缆首端短路电流以及末端短路电流往往会存在较大的差别，从而形成陡形短路电流，容易实施保护作业。但是如果电缆长度较短，首末两端的电流差别就不会特别明显，短路电流就会出现一种平缓的趋势，上级以及下级短路电流区分难度较大，实际保护作业难以实施，就会引发越级跳闸的情况，如图1所示分别是短路电流与线路长度之间的关系。
图1线路长度与短路电路的关系图
（四）欠压动作的存在
煤矿矿井中使用的高保开关往往都装有欠压脱扣器，所谓的欠压脱扣器就是当继电器或脱扣器的端电压降至预定值时，使机械开关电器有延时或无延时断开或闭合的继电器。常见的欠压脱扣器能够根据矿井电压的实际值的变化完成不同的动作，起到保护作用。例如在矿井的实际电压高于额定电压的85%，欠压脱扣器会迅速吸合；实际电压如果处于额定电压65%至85%的范围内，该装置则会勉强吸合；如果实际电压小于35%的额定电压，那么欠压脱扣器就会瞬动现象。一旦矿井出现短路的故障，电压就会降到35%至65%的范围内，沿线开关欠压情况的存在会导致欠压脱扣器的动作不稳定，有可能动作，也有可能不发生动作，这就会引发越级跳闸现象。
三、矿井高压电网越级跳闸问题的治理路径
（一）定期测试保护装置的性能
加强对保护装置性能的定期测试是预防矿井高压电网越级跳闸问题的一个重要手段。矿井用到的高爆开关实际切除障碍时间应与综保装置动作时间以及断路器跳闸时间之和相等，在实际工作中，对于综保装置的动作时间测定可以采用继电保护特性测试仪来进行，还可以用一些简易的机械特性测试仪来对断路跳闸时间进行测试。同时为了提升高爆开关的稳定性，煤矿可以尽量选择同一厂家生产的高爆开关，这对于防范矿井高压电网越级跳闸问题有一定作用。
（二）合理整定保护定值
合理整定保护定值也是防范矿井高压电网越级跳闸问题的一个重要防范。采用常用的电流三段式进行整定作业保护时，要参考进线短路容量已集齐设备相关产参数对短路电流进行计算，提升整定保护定值的科学性。具体操作时，可以按照以下原则进行操作。对于在整定电流速断保护时，可依据线路末端的最大三相短路电流进行整定；若变压器为线路末端，可依据变压器的其他侧母线中的最大短路电流进行整定；若遇到灵敏度不达标的情况，可依据确保本线路可达最小灵敏度1.5倍的值实施整定。
（三）优化线路保护原理
前文分析过，当电缆线路较短，首末端短路电流差异不大，电流保护难以整定，这事就需要采取其他保护装置对其进行整定。近年来，以纵联差动保护为基础的保护和以光纤数字通信为基础的保护在这一领域中已经有了应用，并且取得了不错的效果，这些新装置和新技术的应用能够有效防范防矿井供电系统发生越级跳闸故障。
（四）布设欠压延时避开电压暂降
针对欠压问题，本文认为作业人员可以在欠压线圈回路处关联一阻容部件，使欠压线圈尽量出现延迟脱扣现象，避免系统电压的暂将。另外，如果供电系统中有欠压保护器，在系统断电时，欠压保护器能够及时切断断路器，从而避开欠压脱扣器，借助欠压保护器的延时功能成功避过系统电压暂降。
四、结论
矿井供电系统的电能供应稳定性与连续性事关煤矿的安全生产能否稳定运行，其意义重大。在实际生产作业的过程中，煤矿要对矿井高压电网越级跳闸现象给予重视，加强对矿井高压电网越级跳闸现象的成因分析，并采取一些行之有效的方式来予以应对。本文认为针对矿井高压电网越级跳闸现象的常见成因，煤矿应该定期测试保护装置的性能、合理整定保护定值、优化线路保护原理、布设欠压延时避开电压暂降。希望本文的建议对于煤矿矿井高压电网越级跳闸现象有效防范能够起到一定的积极作用。
参考文献
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论文作者:刘志正
论文发表刊物:《科技新时代》2019年9期
论文发表时间:2019/11/20
标签：矿井论文; 电网论文; 电流论文; 高压论文; 煤矿论文; 供电系统论文; 电压论文; 《科技新时代》2019年9期论文;