煤矿供电系统防越级跳闸技术应用探讨

煤矿供电系统防越级跳闸技术应用探讨

赵洁

（陕西陕煤黄陵矿业有限公司机电公司陕西黄陵727306）

摘要：针对防越级跳闸技术的应用，做了简单的论述。煤矿供电系统运行期间，受到地理因素和技术因素等的影响，极易出现越级跳闸问题，增加了安全隐患，极易出现大面积停电故障和电缆着火事故等。基于此，深度分析此课题，提出有效的防越级跳闸技术措施，有着重要的意义。

关键词：防越级跳闸技术；煤矿；供电系统

煤矿开采工作较为危险，若想保证开采作业的安全，必须要做好供电系统的运行性能把控，保证其安全性以及稳定性。一般来说，煤矿开采作业是在井下开展，存在的各类机械设备，加之空气不流通等，都会影响电缆的正常使用，极易发生电气设备以及电缆短路的情况，进而引发越级跳闸，影响着煤矿作业的安全开展，威胁着人员的生命安全，因此要做好把控。

1煤矿供电系统越级跳闸分析

从煤矿供电系统运行实际来说，若发生多级开关同时跳闸的情况，极易引发大面积停电，影响着煤矿生产以及安全。基于此，煤矿企业不断加大对如何杜绝越级跳闸问题的研究，力求解决供电监控系统运行的安全问题。从越级跳闸产生的原因角度来说，具体如下：1）整定方式不合理；2）线路短；3）阻抗值小；4）谐波和电磁干扰多等。现有的防越级跳闸方案，应用优势和缺陷不同，需要结合煤矿供电系统的实际情况，综合分析选择合适的防护措施。

2煤矿供电系统防越级跳闸技术类型

2.1通讯保护技术

在煤矿开采作业的地面，布置一个监控主机；选择矿井内部，布置智能保护器，将其和开关智能保护器相互连接，实现对智能保护器的监控，掌握整个供电系统上所有开关的基本信息。若某个开关智能保护器参数产生误差，主机能够自动和正常开关的定值对比分析，判断短路线路所处的位置，采取处理措施，发出控制指令，控制短路线路上级开关动作，以免出现越级跳闸情况。在实际应用中，能够实现对开采设备的自动化控制。通常来说，启动速断跳闸需一定时间，在20ms左右；地面监控主机需要花费40ms-120ms的时间，完成信息接收、分析以及发送。在应用通讯保护技术时，要使用特殊的保护器，实现地面通讯。

2.2光纤纵差保护技术

在煤矿供电系统中，应用的光纤纵差保护器，具有保护纵差的功能。若光纤通信故障，能够立即投入电流速断保护。此装置的运行，由信号输入端负责传输下级开关的纵差保护输出信号，发送给上级开关，进行技术案以及分析，确定上下级开关的电流差。若电流值相同，则电流差为0，上下线开关线路正常。若出现短路的情况，则上级开关电流值要大。利用设置在上级开关中的保护器装置，计算电流差值，进而控制上级开关，快速切断线路。若故障线路上的上级开关，其出现故障进而无法动作，那么开关保护器装置的定时限过流也会产生延迟，当达到设定的延时时间后，上级开关能够自动跳闸，快速切断短路电路。引用光纤纵差保护技术，开展越级跳闸防护，若光纤纵差联络故障，则故障电路能够自动被切断，若复合线和母线故障，则会存在时间延迟，当延迟过后，也能够解决系统跳闸问题，促使煤矿供电系统稳定运行。

2.3防越级跳闸保护技术

基于数字化变电站技术，研发的煤矿供电系统防越级跳闸保护系统，通过大容量处理，运用秒级同步采样技术，取代传统速断过流保护，选择保护线路时，利用高速光纤通信网，能够实现故障的精准预测，对漏电保护进行集中选线，控制越级跳闸故障的发生。具体应用时，若开展系统升级，通过将新设备和通信网相互连接，便能够实现。煤矿供电系统防越级跳闸保护系统中，设置的保护器装置，为煤矿专业专用设备，被布置在配电所高压防爆配电开关中，能够实现开入量以及模拟量等的数字化处理。接着，利用传输接口，把信号传送到集成保护测控主机，再发出跳闸控制指令。煤矿供电系统防越级跳闸保护系统中，引用了数字化变电站技术，极大程度上控制了越级跳闸问题，实现双重配置，保护性能较好，而且动作区域固定，所以无需时间级差配合，各个点内轻易不会出现跳闸情况。使用时，若开关突然失灵，通过开启上级后备保护，切断下级故障，能够避免越级跳闸故障的发生。

3煤矿供电系统防越级跳闸技术的应用实例分析

3.1案例概述

以某煤矿35kV变电所6kV柜馈出线路为例，布置了三段式过电流保护，Ⅰ段是零时限速断保护，整定值依据躲过供电线路末端最大短路电流进行计算。Ⅱ是定时限速断保护，能够保护整合线路，整定值依据供电线路末端的两相最小短路电流，进行灵敏系数校验，达到保护要求。按照相关要求，整定动作时，要小于6kV进线总开关，避免总开关出现越级跳闸情况，引发大面积停电事故。Ⅲ段是过电流保护，整定延时比较长，按照都开最大负荷电流，确定整定值，用作本级保护的后备或者远后备保护；或者用于下级保护的后备或者远后备保护，借助动作时限完成配合。该煤矿的井下变电站，所有高压馈出线路，都布置了两段式过流保护。因为生产需求和安全要求较高，加之供电系统结构特殊，而且供电级数多，速断延时过长难以配合，因此只采取零食限速断保护，采用过电流保护作为后备保护。其中，零食限速断电流保护，是馈线或设备的主保护，保护范围为整个线路，重点保护“越级跳闸”。井下高低压配电装置，都设置了欠压释放线圈。当某台分开关负荷侧靠近短路时，极易造成此段母线瞬时失压，使得此段母线系统上设置的其他开关欠压线圈动作，产生误跳闸或者越级跳闸，出现大面积停电情况，威胁着矿井正常生产以及安全[1]。

3.2供电系统防越级跳闸方案

结合此煤矿井下变电所实际情况，采取了以下技术方案：1）引用网络智能继电保护技术。使用的智能保护装置，能够实现短路闭锁功能，突破了传统继电保护的限制，采用实时通信技术，借助矿井千兆高速光纤环网，上下级保护装置间，利用交换机，实现信息交换，运用保护互锁功能，实现故障线路选择性跳闸，通过校准可靠动作，避免出现越级跳闸故障。如果故障线路开关拒动，驱动后备保护，距离最近的上级开关自动跳闸，完成故障切除。设计的防越级跳闸系统可以自我诊断，当系统运行出现故障，能够自动监测和定位故障，及时发布警报，提示相关人员进行处理，保证系统可以处于最佳状态。2）失压延时保护技术。一般来说，智能保护装置使用的不间断后备电源为专用的设备，不过为了能够保护开关停电后可以安全运行，通过在压配电装置内设置一个独立的阻容储能装置，并且设置保护内部接点，实现欠压释放线圈带电时间的把控，使得失压保护动作时间可以达到系统需求，进而避免失压保护先跳闸，进而保护短路保护的选择性，供电系统保护按照顺序动作。从煤矿供电系统实际出发，为了能够降低投资成本，提高通信通道的传输速率，增强保护装置速动性，延用现行电流保护方式，采取两种数据信息传输方式。其一，变电所内部，若保护装置相距较近，则采取煤矿专用屏蔽双绞线硬导线方式连接。其二，若各个变电所设置的保护装置距离比较远，则利用以太网，利用通信通道，连接保护装置，构建信号关联，构成闭锁控制保护系统[2]。

4结束语：

文中所举案例中，采用了常用的煤矿供电系统防越级跳闸技术，经过实践验证，有着不错的应用效果。因为煤矿供电系统情况不同，因此要结合具体情况，合理设置防越级跳闸保护系统。

参考文献：

[1]王光生，韩刚，蔡圣茂，闫东，阎福勇，刘祥勇.南屯煤矿供电系统防越级跳闸技术的研究及应用[J].煤矿机电，2018（02）：54-57.

[2]姚福强，柏猛，杜兆文.GOOSE信号闭锁在煤矿供电系统防越级跳闸中的应用[J].电力系统及其自动化学报，2016，28（07）：37-41.

作者简介：

赵洁，女，1985年6月生，陕西大荔人，2008年7月毕业于西安科技大学电气工程及其自动化专业，本科，现工作于陕西陕煤黄陵矿业有限公司机电公司，中级职称，任技术员一职，从事矿井供电管理工作。