孟令義

摘要：在我國煤炭開采過程中，由于地理?xiàng)l件、技術(shù)條件、管理?xiàng)l件等因素不同，以及其他相關(guān)因素的差異性和不確定性，致使煤礦企業(yè)供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘問題普遍存在。這將給煤礦開采帶來諸如大面積停電、電纜著火等方面的極大安全隱患。因此，結(jié)合保德煤礦在實(shí)際生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘問題，分析了其原因，根據(jù)相關(guān)問題的規(guī)律性，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并提出了具體的解決措施。

關(guān)鍵詞：煤礦供電;防越級(jí)跳閘技術(shù);煤礦安全;繼電保護(hù)

引言

由于煤礦行業(yè)屬于高危行業(yè)，且工作人員的日常工作環(huán)境也是十分的惡劣。這就使得工作人員在進(jìn)行電纜回采的流程時(shí)，如果進(jìn)行一定的摩擦或者供電系統(tǒng)使用了非常多的電量變頻器，以及在這一過程當(dāng)中還使用了軟起動(dòng)器等裝置，就會(huì)導(dǎo)致工作系統(tǒng)的諧振過電壓過多，容易使得煤礦內(nèi)部的設(shè)備產(chǎn)生爆炸，這就是導(dǎo)致煤礦供電設(shè)備出現(xiàn)高壓短路故障的根本原因。

1煤礦供電系統(tǒng)所出現(xiàn)越級(jí)跳閘現(xiàn)象的成因

礦井作業(yè)環(huán)境通常是封閉的、陰暗潮濕的，并且巷道往往都較為狹窄，因此，不利于作業(yè)人員開展相關(guān)工作。因?yàn)楦鱾€(gè)電路電流極為近似，由短路引發(fā)的電流會(huì)迅速飆到幾千多安，這樣極易使位于短路處級(jí)別以上的開關(guān)達(dá)到跳閘保護(hù)限制，若是遇到靈敏度更高的上一級(jí)開關(guān)，跳閘現(xiàn)象就會(huì)在此處瞬間發(fā)生，這就是常說的越級(jí)跳閘現(xiàn)象。該現(xiàn)象的嚴(yán)重程度若是一直提高，將導(dǎo)致地面的變電站開關(guān)出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，引發(fā)煤礦內(nèi)部廣范圍停電現(xiàn)象的出現(xiàn)，有時(shí)還會(huì)引發(fā)主扇停風(fēng)等事故的頻繁出現(xiàn)，后果的嚴(yán)重程度可想而知。分析、研究表明，引發(fā)井下煤礦電路系統(tǒng)頻繁發(fā)生越級(jí)跳閘結(jié)果的原因非常多，總的表現(xiàn)在下面三方面：

1.1短路保護(hù)整定難度提升

因?yàn)榫碌拿旱V供電系統(tǒng)具有復(fù)雜性，在線路零秒速斷保護(hù)中缺乏保護(hù)區(qū)，只要線路故障產(chǎn)生，處于上級(jí)及幾級(jí)之上的大部分開關(guān)都難以對(duì)線路電流發(fā)生的微妙變化進(jìn)行感知，此時(shí)，多級(jí)開關(guān)零秒速斷保護(hù)器會(huì)瞬間發(fā)生跳閘，這是越級(jí)跳閘的原因所在。并且大多數(shù)井下的供電系統(tǒng)缺乏時(shí)間級(jí)差，因此，過流保護(hù)整體存在較大困難，只要短路故障發(fā)生，越級(jí)跳閘就會(huì)立馬出現(xiàn)。除此之外，煤礦井下頻繁出現(xiàn)的防爆開關(guān)拒動(dòng)問題也是引發(fā)越級(jí)跳閘現(xiàn)象的因素之一。

1.2光纖縱差保護(hù)的效果較差

目前，為井下供電系統(tǒng)提供保護(hù)的主體一般是光纖縱差保護(hù)。雖然該保護(hù)可以對(duì)越級(jí)跳閘問題進(jìn)行一定避免，然而線路系統(tǒng)通常包含多端線路，簡(jiǎn)單的也是三端線路，解決起來較為困難，通常是由于光纖縱差保護(hù)所涉及的理論基礎(chǔ)以兩端線路理論為主，這對(duì)于三端線路的解決是存在不足的。

1.3失壓保護(hù)整定難度高

在開關(guān)拒動(dòng)現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，大多數(shù)煤礦井下的保護(hù)線路會(huì)瞬間處在失壓保護(hù)的狀態(tài)中，并且一些開關(guān)還將出現(xiàn)不同程度的延時(shí)問題，這給失壓保護(hù)整定帶去了難題。除此之外，部分失壓保護(hù)器的脫扣值精準(zhǔn)度不高的問題也是影響失壓保護(hù)整定的一大因素。若短路故障出現(xiàn)的位置和母線之間具有很近的距離，那么母線失壓現(xiàn)象就極易出現(xiàn)，也會(huì)較易引發(fā)其他開關(guān)保護(hù)系統(tǒng)越級(jí)跳閘問題的發(fā)生。另外，井下所安置的開關(guān)的整體質(zhì)量及作業(yè)人員的動(dòng)作快慢同樣是引發(fā)越級(jí)跳閘問題的關(guān)鍵因素。

2煤礦供電系統(tǒng)中越級(jí)跳閘存在的問題

電氣設(shè)備和短電纜是煤礦開采過程中供電系統(tǒng)主要組成部分。電纜的抗阻性能相對(duì)其他材料較差，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，礦井中兩端的電纜短路電流的差值通常較大，與此相反，與電纜的兩端短路電流的區(qū)別不大，因此，相關(guān)工作人員很難區(qū)分這2種情況。國內(nèi)大多數(shù)礦井的高壓保護(hù)措施不完善是供電系統(tǒng)的問題之一，易使供電系統(tǒng)保護(hù)失靈，進(jìn)而導(dǎo)致較低的保護(hù)不能正常使用。當(dāng)這種問題出現(xiàn)時(shí)，供電系統(tǒng)的上級(jí)保護(hù)裝置會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，這是越級(jí)跳閘現(xiàn)象發(fā)生的主要原因。以下對(duì)煤礦企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過程中常見的原因進(jìn)行討論。

2.1保護(hù)控制裝置損壞

保護(hù)控制裝置是一個(gè)可以保證供電系統(tǒng)正常運(yùn)行的設(shè)備，主要用來控制供電系統(tǒng)的安全性。合適的保護(hù)控制裝置對(duì)煤礦企業(yè)供電系統(tǒng)來說極其重要，同時(shí)，也將提高保護(hù)控制裝置的性能，只有保護(hù)控制裝置的高性能才能滿足礦井中關(guān)于保護(hù)控制裝置的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。保護(hù)控制裝置的作用主要是在煤炭開采過程中或設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)報(bào)警，因此，該裝置需要有極高的敏感性、反應(yīng)性。如果一開始保護(hù)控制裝置由于自身誤差等原因啟動(dòng)緩慢，則會(huì)導(dǎo)致設(shè)備和生產(chǎn)過程的敏感性降低，這會(huì)使得該裝置不能及時(shí)反映問題而引發(fā)事故。此外，如果保護(hù)控制設(shè)備自身存在問題，將對(duì)相應(yīng)的危險(xiǎn)信號(hào)做出錯(cuò)誤的判斷，從而導(dǎo)致越級(jí)跳閘問題的出現(xiàn)。

2.2礦井內(nèi)部環(huán)境惡劣

煤礦井下開采與露天礦相比，礦井中空間有限、存在有毒有害氣體并且濕度較大，這些因素的聯(lián)合作用會(huì)對(duì)礦井中的電力設(shè)備造成一定程度的損害。如電力系統(tǒng)的變頻器會(huì)在這種條件下產(chǎn)生一定的故障。

2.3電壓?jiǎn)栴}

煤礦開采是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，需要使用各種電氣設(shè)備，特別是在煤礦開采的前期階段，需要運(yùn)行各種各樣的設(shè)備和機(jī)械，很容易導(dǎo)致短期內(nèi)電壓不穩(wěn)定。此外，外部環(huán)境因素也是影響電壓不穩(wěn)的重要因素，易引起電壓發(fā)生波動(dòng)。在電壓波動(dòng)的瞬間并不會(huì)觸及安全警戒線的臨界值，保護(hù)開關(guān)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，導(dǎo)致越級(jí)跳閘。

3防越級(jí)跳閘技術(shù)分析

3.1運(yùn)用常規(guī)電力設(shè)備解決越級(jí)跳閘

因?yàn)樵趯?shí)際的煤礦作業(yè)中，一部分常規(guī)的電力監(jiān)控系統(tǒng)的主要的工作原理是根據(jù)煤礦井外的變電所的電力供給，來對(duì)煤礦內(nèi)部進(jìn)行相應(yīng)的觀察與監(jiān)控，但是如果內(nèi)部的電網(wǎng)設(shè)備出現(xiàn)了故障，就會(huì)引起非常嚴(yán)重的安全問題，而且如果想要進(jìn)行設(shè)備維修，由于煤礦內(nèi)部的環(huán)境并不是特別好，煤礦井下的內(nèi)部空間較為狹窄，并且周圍的環(huán)境還十分惡劣，這就導(dǎo)致了煤礦供電系統(tǒng)相關(guān)防越級(jí)跳閘設(shè)備的安裝十分困難，比在煤礦井下的日常作業(yè)要難得多。

3.2運(yùn)用智能配網(wǎng)解決越級(jí)跳閘

而如果在對(duì)煤礦的供電系統(tǒng)防越級(jí)跳閘裝置進(jìn)行安裝的過程中，采用智能配網(wǎng)的有效辦法，就可以在很大程度上提升設(shè)施的安裝效率以及運(yùn)行效率，并且還可以把之前本來就有的很大一部分的，煤礦井下本身就存在的一些必不可少的高壓微機(jī)保護(hù)的設(shè)備和線路，比如說非常重要的總線RS485，把這一重要的通信設(shè)備可以在原有的基礎(chǔ)之上轉(zhuǎn)換成為RJ45（以太網(wǎng)），并且，在煤礦供電防越級(jí)跳閘設(shè)備所需要運(yùn)行到的所有的系統(tǒng)保護(hù)設(shè)施，都必須要采用到煤礦供電站內(nèi)部所具備的防爆交換機(jī)，并且只有利用這一設(shè)備，才能把電能接入進(jìn)煤礦井下，所以，在設(shè)備的安裝難度上來看，智能配網(wǎng)的安裝具有非常大的便利性，運(yùn)用智能配網(wǎng)可以從根本上解決越級(jí)跳閘。

3.3運(yùn)用集成保護(hù)解決越級(jí)跳閘

對(duì)煤礦內(nèi)部的工作設(shè)備在工作時(shí)產(chǎn)生的電壓電流的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的采樣及分析，在所有的設(shè)備都在正常工作的情況下，把相關(guān)的電子數(shù)據(jù)以及資料輸入到地面上的地面保護(hù)設(shè)備中，這樣就可以對(duì)以后的煤礦工作，以及與其相關(guān)的一些設(shè)備的運(yùn)行流程實(shí)施實(shí)時(shí)的監(jiān)控管理，從而在根本上防止因?yàn)殡娏Ξa(chǎn)生波動(dòng)的時(shí)候，工作人員沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)而導(dǎo)致的越級(jí)跳閘現(xiàn)象的發(fā)生。

結(jié)語

提升防越級(jí)跳閘技術(shù)在現(xiàn)代煤礦供電系統(tǒng)中的運(yùn)用效果對(duì)于促進(jìn)煤礦企業(yè)煤炭開采率的提升相當(dāng)關(guān)鍵。井下作業(yè)通常具有封閉性高、陰暗潮濕的特點(diǎn)，常常是電路故障頻繁出現(xiàn)的關(guān)鍵位置。為了促使供電系統(tǒng)運(yùn)行效果的高效實(shí)現(xiàn)，必須給予該問題高度重視。

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