摘要：文章分析煤矿井下供电系统出现越级跳闸问题的原因，针对这些问题提出相应的防止越级跳闸的措施，并以煤矿井下低压隔爆开关越级跳闸的原因和分析为例进行具体解决方法的介绍，供同行参考。
关键词：煤矿；井下供电系统；越级跳闸
1引言
在煤矿井下的生产作业中，其供电系统不仅起到满足井下作业设备以及照明系统等用电负荷的用电要求，而且确保井下生产所需的监控系统和保护设备的正常作用，保证井下工作人员的生命安全。但是由于煤矿井下供电系统较为复杂，且由于井下供电系统的运行环境较为恶劣，容易受到电气设备运行故障、设备调试不足以及运行维护不当等问题的影响，从而引发供电安全事故，不仅影响开采设备和照明等用电装置的正常运行，而且容易对电气设备造成破坏，缩短其使用寿命，增加其故障概率和维修费用，而且容易造成严重的人员伤亡事故，以及巨大的经济损失。所以对煤矿井下供电系统采取必要的防止跳闸措施，加强对越级跳闸原因的分析，在发生越级跳闸时能快速反应和处理，确保供电系统的稳定性和安全性。
2煤矿井下供电越级跳闸原因分析
2.1开关控制电源失效问题
影响煤矿井下供电系统的可靠性，造成其出现越级跳闸的原因较为复杂，而且井下供电系统容易受到其运行环境的影响，在供电系统的运行中容易出现三相不平衡、电压不稳以及瞬间失压等问题，当出现以上问题时，就容易对供电系统中相应的保护系统或装置造成破坏，造成其控制开关出现故障等问题，因此造成分线路出现故障或短路等问题，导致供电保护系统或装置的电源开关无法继续正常工作，所以就会发生越级跳闸的故障。
2.2继电保护的原因
煤矿井下的供电系统与地面供电系统不同，其通常的供电线路长度较短，当供电线路发生故障时，线路首末端的电流值不会具有较大的差值，因此，井下供电线路的这一特点对供电系统的继电保护装置的精密度提出了非常高的要求，但是在实际的供电线路故障中，继电保护系统通常无法通过线路首末端的电流差值进行故障的判断，所以需要采用逐段延时的方式对线路进行过流保护。但是正是由于应用此种方式才容易引发越级跳闸的发生。此外，由于地面供电线路中采用的纵差保护方式不适用于井下短距离的供电线路的保护，而且对井下线路进行保护时需要格外注意对系统总压降的保护，当系统出现短路故障时，其相应的分支开关就会出现跳闸，但是纵差保护就会导致没有发生故障的线路也同样会出现停电的问题，无法对越级跳闸起到改善作用。
2.3漏电保护问题
对于煤矿井下的供电系统，根据相关的规范和标准要求，其高压供电网和配电网需要对单相接地电容和电流进行严格的控制，需要采取措施控制接地电流不大于20A，从而可以有效避免由于接地不到位而导致出现故障的现象。但是在实际的煤矿井下供电系统中，由于煤矿井下的地形具有多样性和随机性的特点，复杂的地形以及采用功率为选择依据而进行保护的方式，都会使得供电系统在供电过程中产生的谐波或电气干扰对供电系统的正常运行造成影响，此过程中造成的电气故障容易造成漏电保护的失效，从而导致漏电现象的发生，引发越级跳闸的问题。
2.4瞬间失压问题
在煤矿井下的供电系统中，通常采取给高低压开关进行失压脱扣器设置的措施来提高供电系统的安全性和准确性，当设置了失压脱扣器时，一旦此处的电压超过额定电压的85%就会发生吸合，并且在电压高于额定电压的65%时保持吸合的状态，只有当此处的电压下降至额定电压的35%时才会断开，这就导致当此处的电压为额定电压的35%～65%时，失压脱扣器处于不可靠的运行状态，使得其不能对延时动作控制回路进行调整，所以当此处的电压处于整个不可靠的范围之内时，一旦此时线路出现短路故障，相应的过电流保护等系统就无法正常发生动作，这样就会引起供电系统出现越级跳闸的故障。
3煤矿井下供电越级跳闸相应措施
3.1采用高低压开关失压保护装置并设置延时时间
正是由于井下供电系统中给高低压开关设置失压脱扣器容易导致瞬间失压而造成越级跳闸的问题，所以需要设置专用的高低压开关失压保护装置，而且将其电源设置为专用的可以支持后备操作的不间断电源。此外，将失压脱扣器更换为微机综合保护装置，并设置合理的失压延时保护时间，确保其失压延时保护时间比短路保护制动时间长，这样可以确保在短路保护动作之后才会发生，对短路保护起到补充作用，一旦出现高低压开关失压的问题再启动失压保护，确保供电系统的正常运行。
3.2供电系统整定合理
合理的整定是保证供电系统稳定运行的必要条件，供电系统设计说明书里必须计算最大三相短路电流，校验电气设备的分断能力和动、热稳定性，校验电缆的热稳定性。同时也必须计算各配电系统中最小两相短路电流，校验整定值的可靠性。在实际运行过程中，根据情况及时调整设备的整定值，防止因为整定不合理而导致的越级跳闸。
3.3实现配电自动化
目前在井下供电系统中逐渐实现配电自动化，配电自动化系统可以确保在供电线路出现故障时计算机第一时间发出反应，并对故障区域进行切断，起到防止故障扩大化的作用。此外，有些配电自动化系统还同时具有对控制对象进行监视的作用，其运行状态中一旦出现数据异常状况，就会向控制中心发出告警信息，并对故障位置、原因等信息进行判断，并且通过计算机进行开关跳闸指令的判断，这样可以对故障进行及时处理，防止越级跳闸问题的发生。
3.4加强供电管理
对井下供电系统进行全面检查和清理，对不合理的供电问题进行排除，并且采用通风机和动力分段供电的方式来确保供电线路的合理有序。此外，在供电系统的日常运行管理中，加强对重点内容的日常巡视和检查。
4煤矿井下低压隔爆开关越级跳闸分析
4.1移变和馈电漏电保护冲突
移动变电站低压侧再设馈电开关时，移变和馈电漏电保护冲突，当馈电开关漏电保护投入时，移变漏电保护动作，因此多数单位将馈电开关漏电保护甩掉。分析其原因为：移动变电站的漏电保护是附加直流，当馈电开关保护模式设置为总开关时，馈电开关的漏电保护也是附加直流，所以同一低压供电系统，同时附件了两个直流电源。
解决方法：一般类型的馈电开关均设有总开关和分开关模式，当设为总开关时，漏电保护为附加直流漏电保护，设置为分开关时，漏电保护模式为零序功率方向保护，将馈电开关设置为分开关，设置为分开关时，馈电开关的漏电保护模式转换为零序功率方向保护。
4.2漏电试验时越级跳闸
当馈电开关设置为分开关仍存在越级跳闸现象，分析其原因为：漏电延时设置不合理，上下级漏电保护不能有效配合，如移变漏电延时设置为100ms，分控开关设置为30-100ms（漏电保护器执行动作时间为50±20ms），实际动作时间为设置时间+保护器动作时间，超过100ms。
解决方法：分开关应设置为0，对于老旧馈电开关，漏电动作时间会大于70ms，可适当调整移变漏电延时，为安全起见，漏电延时尽量调整为最小，不得超过500ms。
4.3延时调整后仍出现越级跳闸
延时调整后仍出现越级跳闸时，分析其原因为：零序电流小，达不到30mA，零序电压小，达不到5V，所以不动作。（馈电开关的零序电流默认值是30mA，零序电压默认值为5V）。
解决办法：实测漏电时馈电的零序电流、零序电压值，将馈电开关的零序电流、零序电压值调整到小于实测漏电时的值即可。具体操作步骤是：首先重复按馈电开关上的↓按钮，直到显示屏出现零序电流和零序电压画面，再按一次↓按钮，屏幕左下角出现锁定 
；然后调大移变漏电延时（不超过5s）；紧接着旋转漏电试验按钮，记录下馈电开关的零序电流和零序电压值；最后根据实际漏电时零序电流和零序电压值调整馈电开关的零序电流和零序电压，小于实测值。
由于馈电开关设置为分开关时是采用零序功率方向型的选择性漏电保护方式，合理设置零序电流和零序电压才能使馈电开关的漏电保护功能有选择性的断开发生漏电的故障回路而不发生越级跳闸。
4.4漏电延时、零序电流、零序电压均调整后仍出现越级跳闸
漏电延时、零序电流、零序电压均调整后仍出现越级跳闸，分析其原因为：零序电流方向反相。解决方法为：将54#线和55#线位置互换，如果还是越级跳闸则更换馈电开关的保护器。
4.5漏电试验时没有零序电压、零序电流
解决方法为：一是检查局部接地和辅助接地电阻是否符合要求（局部接地用接地摇表测量，辅助接地用万用表测量）。二是检查试验电阻是否接入试验回路。三是检查零序电压、零序电流互感器及零序电压、零序电流回路。
5结语
在分析供电系统中出现跳闸的原因为开关控制电源、继电保护、漏电保护、瞬间失压等因素引起之后，提出了采用高低压开关失压保护装置并设置延时时间、科学整定供电系统各级开关的保护整定值、实现配电自动化以及加强供电管理等措施来对供电系统中的越级跳闸问题进行有效预防，并详细阐述了煤矿井下低压隔爆开关发生越级跳闸的处理方法，提高了煤矿井下供电系统运行的可靠性和安全性。
参考文献：
[1] 刘开元.煤矿井下供电系统越级跳闸研究[J].山东煤炭科技，2016（9）：127-128.
[2] 赵海军.煤矿供电系统防越级跳闸技术应用分析[J].机电工程技术，2016（6）：138-140.
论文作者:李文琪
论文发表刊物:《电力设备》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/19
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