宋慶輝

(山西中陽華潤聯(lián)盛蘇村煤業(yè)公司,山西呂梁 033000)

煤礦井下高壓供電系統(tǒng)防越級跳閘研究

宋慶輝

(山西中陽華潤聯(lián)盛蘇村煤業(yè)公司,山西呂梁 033000)

在煤礦企業(yè)中井下高壓供電系統(tǒng)中越級跳閘是最普遍出現(xiàn)的問題之一,采取科學(xué)有效的措施解決井下供電系統(tǒng)中的越級跳閘問題對煤礦企業(yè)的供電安全來說具有十分深遠(yuǎn)的意義。本文根據(jù)煤礦井下高壓供電系統(tǒng)越級跳閘的故障,分析了煤礦井下高壓供電系統(tǒng)越級跳閘的原因,以及煤礦井下高壓供電系統(tǒng)防越級跳閘的策略。

煤礦 高壓供電 越級跳閘

傳統(tǒng)的階段式電流保護(hù)以其簡單、易于實現(xiàn)的特點(diǎn)，被煤礦井下高壓電網(wǎng)廣泛采用，由于煤礦供電屬于電網(wǎng)末端，常配以電流速斷保護(hù)(主保護(hù))和定時限過電流保護(hù)(后備保護(hù))相結(jié)合的兩段式電流保護(hù)。然而煤礦井下高壓電網(wǎng)供電半徑較短(多為600-1500m)，又多為電纜線路，其阻抗較小(一般為0.06-0.08Ω/km)，當(dāng)電纜末端短路時，其短路電流與首端短路電流相差較小，導(dǎo)致以躲過線路末端最大短路電流來整定的電流速斷保護(hù)其保護(hù)范圍大大縮小、甚至為零，因此即使在線路首端短路，電流速斷保護(hù)也難以切除故障，則需依靠有延時的定時限過電流保護(hù)，影響保護(hù)的速動性;而定時限過電流保護(hù)，其時限設(shè)定受上級供電部門繼電保護(hù)時限約束，很難有效的構(gòu)成縱向選擇性保護(hù)系統(tǒng)。故短路發(fā)生時，傳統(tǒng)保護(hù)無法依靠自身定值或延時保證選擇性，便造成由上一級保護(hù)或上上級保護(hù)切除故障的非選擇性越級跳閘事故。這種事故將使停電范圍擴(kuò)大，嚴(yán)重時會影響原煤產(chǎn)量，導(dǎo)致井下通風(fēng)、排水系統(tǒng)停止工作，直接危及井下工作人員的生命安全。因此，研究有效的解決越級跳閘方法，對保證煤礦井下安全高效生產(chǎn)有著極其重要而深遠(yuǎn)的意義。

1 煤礦井下高壓供電系統(tǒng)越級跳閘的原因

1.1 不獨(dú)立的高壓防爆開關(guān)操作電源回路

當(dāng)短路故障出現(xiàn)在某個回路高壓線的時候，有可能增加上級變電母線壓降，進(jìn)而造成一些開關(guān)交流操作回路的欠電壓將繼電器動作釋放出來，而非故障回路斷路器會在一剎那出現(xiàn)動作，導(dǎo)致失去電流保護(hù)，所保護(hù)的線路沒有選擇性地瞬間出現(xiàn)動作，這使得停電的范圍擴(kuò)大。

1.2 高爆開關(guān)的動作時間存在問題

因為煤礦井下獨(dú)特的環(huán)境，易導(dǎo)致高爆開關(guān)的動作不夠靈活和卡澀，進(jìn)而導(dǎo)致開關(guān)有著差異性比較大的固有動作時間，進(jìn)而導(dǎo)致下級開關(guān)的動作慢于上級開關(guān)，導(dǎo)致煤礦井下出現(xiàn)越級跳閘的情況。

1.3 存在誤差的電磁式電流互感器

因為鐵芯磁特性的非線性，處于鐵芯磁特性的線性段，二次電流和一次電流近似成為線性聯(lián)系，在鐵芯非線性段進(jìn)入第一次電流的時候，因為飽和的鐵芯磁場強(qiáng)度，增加了勵磁電流，導(dǎo)致二次電流的誤差比較大。在進(jìn)行檢測的時候得知，容量比較小的電流互感器，超出了10%的誤差曲線范圍，一次電流實現(xiàn)了整定值，體現(xiàn)為二次難以實現(xiàn)整定值，導(dǎo)致保護(hù)的誤動作和拒動作。

1.4 不科學(xué)地配置高爆開關(guān)機(jī)構(gòu)

在煤礦采掘技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展和深入開采的影響下，增加了煤礦井下的高爆開關(guān)的型號與數(shù)量，這對用戶的要求也越來越高。

1.5 其它原因

在增多的自動化設(shè)備和系統(tǒng)諧波隨整流影響下，也日益凸顯出它的危害，長期性地工作而磨損機(jī)械，也會導(dǎo)致出現(xiàn)高壓越級跳閘的情況。

2 煤礦井下高壓供電系統(tǒng)防越級跳閘的策略

2.1 礦用智能保護(hù)器

將速斷過流保護(hù)作為主導(dǎo)的保護(hù)以點(diǎn)對點(diǎn)光纖通信網(wǎng)絡(luò)光纖縱差保護(hù)代替。換言之，在工作面配電點(diǎn)位置和煤礦井下采區(qū)變電所的高爆開關(guān)里面安裝礦用智能保護(hù)器，對模擬量進(jìn)行就地采集，輸入量信息數(shù)字化之后借助點(diǎn)對點(diǎn)光纖網(wǎng)絡(luò)向處在中央變電所的隔爆型光傳輸接口進(jìn)行有效地傳送，并且，一起執(zhí)行接收地面集成保護(hù)測控主機(jī)下面發(fā)出的合閘和跳閘命令。礦用隔爆型光傳輸接口的關(guān)鍵性作用是把多芯光纖往四芯光纖集成，并且為地面集成保護(hù)測控主機(jī)上傳同步采樣信息，對集成保護(hù)測控主機(jī)發(fā)布的命令進(jìn)行接收且向?qū)ｉT的礦用智能保護(hù)器發(fā)布。

2.2 對電流保護(hù)動作機(jī)構(gòu)線路加以優(yōu)化或者是選擇性能高的高爆開關(guān)

把BGP型開關(guān)電流保護(hù)動作時間進(jìn)行改變，或者是選用永磁操作機(jī)械的高爆開關(guān)，把綜合保護(hù)的一系列冗余環(huán)節(jié)充當(dāng)后備保護(hù)，將DL型電流繼電器增加，以此充當(dāng)短路的主保護(hù)，增強(qiáng)動作的穩(wěn)定性。

2.3 縱向差動短路保護(hù)

通過比較主線路和分支線路電流幅值的大小來判斷故障點(diǎn)是否在保護(hù)區(qū)內(nèi)，從而保證動作的縱向選擇性，實現(xiàn)短路保護(hù)的選擇性。

2.4 光纖數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

光纖數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是將光纖通信、數(shù)字通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合在一起，數(shù)字信號失真不沿線積累，傳輸距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)。

2.5 強(qiáng)化平時的電氣管理

對供電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，使得不科學(xué)的供電減少。強(qiáng)化管理電纜，使得電纜接頭合格率與電纜吊掛提高，防止電纜事故。強(qiáng)化對電氣裝置的檢修，實時地發(fā)現(xiàn)電氣存在的問題，確保裝置的完整性。實時地整定系統(tǒng)阻抗的改變，像是鑒定和更換不合格的電流互感器。務(wù)必強(qiáng)化管理開關(guān)的檢修，避免出現(xiàn)機(jī)構(gòu)卡澀。

2.6 強(qiáng)化技術(shù)管理

認(rèn)真地解決周期計算與校驗電氣裝置的保護(hù)參數(shù)，在線路負(fù)荷改變之后對電流整定值進(jìn)行實時性地調(diào)整，保障保護(hù)設(shè)備動作的穩(wěn)定性和靈敏性。對煤礦井下和地面的整定配合策略進(jìn)行優(yōu)化，在地面能夠?qū)⑺贁啾Ｗo(hù)定值適當(dāng)?shù)胤糯?，并且盡可能地使得保護(hù)時限定值縮短，分段地保護(hù)采區(qū)保護(hù)和入井回路電纜。在實現(xiàn)裝置工作的基礎(chǔ)上，礦井盡可能地使速斷保護(hù)定值縮小，且確保保護(hù)的有效配合。

3 結(jié)語

綜上所述，煤礦安全供電的一個關(guān)鍵性要素是越級跳閘，倘若出現(xiàn)這種情況的故障，會影響到很大的范圍和產(chǎn)生比較大的危害性，其中，不但包括人為性的原因，還存在技術(shù)上的不足之處。本文所闡述了預(yù)防煤礦井下越級跳閘的原因，以及實施的預(yù)防策略，對于煤礦生產(chǎn)的安全性來講，有著非常關(guān)鍵的作用。

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宋慶輝(1982—),男,漢族,江蘇徐州人,2007年畢業(yè)于武漢科技大學(xué)機(jī)電一體化專業(yè),現(xiàn)在華潤聯(lián)盛蘇村煤礦從事機(jī)電科副科長工作,助理工程師。