（河南龙宇能源车集煤矿 河南永城 476600）
摘要：由于煤矿开采是在地下进行的，其中的空气相对地面比较稀薄，潮湿阴暗，工作设备较多，在这种环境下，电缆很容易发生短路情况，越级跳闸时有发生。通过分析，找到越级跳闸的主要原因，制定解决方案并实施，高压系统选用光纤级联纵差保护装置，实现了高压短距离电缆线路的故障快速切除，有效减少井下大面积停电事故的发生，实现了煤矿井下供电系统的安全可靠运行，为矿井安全生产提供了有力保障。
关键词：煤矿井下；供电系统；防越级跳闸
随着煤矿采深的不断加大，地上、井下变电所呈现出垂直纵向、多层级方式，供电网络由单侧电源3～4级干线构成。供电电缆较多且短，截面面积较大。由于供电系统电缆较短，因此在电路发生短路时，电缆的始末两端短路电流量相差较小。为了遵守《煤矿安全规程》和上级供电部门的要求，不能采取时限极差设定法来控制开关跳闸先后顺序，以致于出现电路短路时，多级开关会一起发生跳闸，导致大面积作业区无法正常进行运作。我国多数煤矿矿井内存在高瓦斯气体，供电系统繁杂庞大，通风机长时间不能正常运行，瓦斯容易积聚出现隐患。
1、煤矿井下供电系统越级跳闸原因分析
1.1、电气信号闭锁的短路
虽然避免电气信号闭锁发生短路的方法相对简单，但在实际操作过程中效果并不理想。首先，矿井下的供电系统庞大，极易受外界因素的影响，对于传送距离较远的电气闭锁信号十分困难。其次，电气闭锁电缆之间连接复杂，进线与出线开关间的电气闭锁必须借助逻辑闭锁器，且供电过程中要根据实际情况适时改变闭锁逻辑，因此逻辑闭锁器的连接口过多。最后，此方式没有完整的警报功能，当电缆或者逻辑闭锁器发生短路时不能及时发出警报，后期维修工作难度大，所以此方法实际应用效果不理想。
1.2、开关控制电源引起供电越级跳闸
外部环境会严重影响煤矿井下供电系，而且会经常出现不利于煤矿施工的情况，比如说电压不稳定、三相不平衡、瞬间失压等的情况，相关保护装置的控制开关就容易出现故障，同时导致分线路发生故障或者短路得情况，保护装置的电源开关就不能正常工作了，就很容易发生供电越级跳闸。
1.3、继电保护状况引起越级跳闸
煤矿井下电力系统的重要组成部分是供电系统，其供电线路总长度较短，一般不超过2km，如果线路发生故障首末端电流值就相差不大，这就要求相关的保护装置要具有很高的可靠性和准确性，要想通过线路首末端的电流值判断线路是否故障，而电力行业所采用较为传统的三段式过流保护方式并不能保护井下供电系统，但煤矿井下可以采用逐段延时的方式对过流进行保护，但是逐段延时方式又容易发生越级跳闸的现象。当前工业领域采用的供电保护方式主要是纵差保护方式，适用于远距离的电能输送，但是在井下供电中需要格外保护系统的总压降，还需要在出现短路状况后相应的分支开关跳闸而总开关不发生跳闸的情况，这样就会导致没有发生故障的线路发生停电的现象，说明纵差保护并不能保护井下供电这种短距离多分支的线路，更不能防止线路发生越级跳闸的状况。
1.4、选择性漏电保护不严格
电网系统对地电容的大或小以及变电线路的多或少，或者是电网系统的平衡度、电网的补偿程度以及线路的长与短等这一系列的参数，都会影响电网系统的正确参数，这就会导致选择性漏电保护不严格。接地方式主要有稳定性接地方式和瞬时性接地方式。由于接地方式的复杂性也会影响故障信号具有复杂性。互感器在识别信号时不能正确识别也会造成不准确性，比如一些极大信号、奇异信号或者极小信号等一些信号的不准确性。
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2、煤矿井下供电系统越级跳闸的防范措施
2.1、加强技术管理
科学合理计算电气设备的保护参数并且按照周期进行严格校验。在线路负荷发生变化后，及时调整电流整定值，进而保证保护装置的动作仍然灵敏可靠。完善煤矿井下和煤矿地面的整定配合方案，煤矿地面可以适当放大速断保护的定值，与此同时可以有效的缩短过流保护时的限定值，分段保护入井回路电缆与采区保护，在确保保护配合和设备正常运行的前提下，尽量对井下速断保护定值进行缩小。
2.2、优化供电方式
在供电方式的方式上，采用独立的供电或者双回路的方法,或者根据当今供电形式选择供电网络电缆的架构方式，采用独立的双回路供电。如果某一回路停止运行，其他供电方式也可以进行独立双回路供电，也可以承担起供电工作的争产运行的职责。由于环形的供电倒闸较为复杂，可以利用减少环形供电级数的方法来防止越级跳闸。当电源出现停电另一回电源承担了全部负荷，由于负荷过大引起的过负荷跳闸的现象，我们应在井下重要的负荷位置采用双回路的供电，如瓦斯抽放泵站和局部通风机等位置，这样变电所就能通过自动切换功能保证供电的正常运行。
2.3、对井下各级开关进行保护整定
要想使地面高压开关柜与井下高压隔爆真空开关的相关参数相匹配，就要优化煤矿井下与地面的供电配合方案。在情况允许下，可以适当放大地面速断保护定值，分段保护入井回路电缆，在设备正常运行的情况下，可以适当缩小井下速断保护定值，防止井下出现盲区，并且进行合理的整定配合，有效地防止越级跳闸情况。
2.4、使用智能化的保护装置
电流系统对继电保护的基本要求是其要有速动性、选择性、可靠性以及灵敏性。煤矿井下的高压电网系统出现故障时，必须要将事故控制在最小范围内，这就要有选择性地、快速地将故障在系统中切除，并且还能保证其他系统的正常运行。根据煤矿安全规程制度中的第455条和第457条，井下的高压电网中高品质的微机保护装置要在线监测电流、电度、电压以及功率等参数，此外还要在相关的规程中，保护各项常规的功能，来实现煤矿的智能化管理。
2.5、设计科学的新型的速断保护方案
在发生短路电流较大的时候，上下级必须同时投入无时限的速断保护，但是在上级线路进行速断保护时启动并出口可能会出现跳闸的情况，因此就不能防止高压供电系统越级跳闸的作用。新型速断保护的方案是根据单片机和串行通信设计的，它在电网发生短路故障后的0.2s内就可以选择性地快速断电，这种在0.2s内就能够快速断电的新型速断保护方案还能防止井下高压供电系统越级跳闸，因此也就能避免大范围停电，保证煤矿井下工作安全的进行。
3、结束语
煤矿井下高压系统越级跳闸是煤矿发生安全事故的重要原因，它对煤矿井下工作人员的安全有着严重的威胁。没矿井下供电系统越级跳闸的危害性是很大的，影响的面也很广，产生越级跳闸级有人为的因素，也有技术的因素。本文对煤矿井下高压系统越级跳闸的原因进行分析，并提出预防或解决的措施，降低事故发生的可能性，这对煤矿的安全生产具有重要的意义。
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论文作者:陈国栋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/14
标签：井下论文; 煤矿论文; 供电系统论文; 发生论文; 方式论文; 线路论文; 高压论文; 《电力设备》2017年第29期论文;