煤矿井下供电越级跳闸问题处理措施探讨

[摘要]在对煤矿井下供配电系统发生越级跳闸问题的主要原因进行阐述后，对煤矿井下供配电系统越级跳闸造成的危害进行了简单归纳总结。最后，结合实际工作经验，对煤矿井下供电系统越级跳闸处理技术措施进行了分析研究。

[关键词]煤矿；井下供电系统；越级跳闸

在煤矿井下供电系统中，由于其运行环境较为恶劣、影响因素较多，供电事故时有发生，除了自然气象因素（如雷击、输电线路倒杆等）外，还存在配用电电气设备制造上的缺陷、选型设计和安装调试不当、检修质量不高、以及运行维护措施不到位等引起。在煤矿井下供电系统中，除了需要结合井下供电负荷要求采取相应技术措施消除或减少供电事故发生外，还需要借助先进的测控保护技术措施和装备，尽可能在最短时间内将故障设备或线路从整个煤矿井下供电系统中有效切除，确保非故障性电气设备或线路部分能够高效稳定的运行，缩小事故影响范围，提高供电经济效益。但从大量实际煤矿井下供电系统运行维护经验可知，由于井下供电系统特殊原因，往往会导致供电系统继电保护装置出现“拒动”、“误动”等不利工况，进而引发供电越级跳闸事故，不仅影响保护设备功能的正常发挥，同时还可能导致事故的进一步扩大，引起更为严重的供电事故。因此，对煤矿井供电越级跳闸原因进行归纳总结后，有针对性的采取相关处理措施有效提高井下供电系统运行可靠性，就显得非常有工程实践应用研究意义。

1、煤矿井下供配电系统越级跳闸主要原因

从大量工程实践经验可知，煤矿井下供电系统发生越级跳闸的原因不仅仅是单纯短路故障或保护装置失效引起上级开关跳闸问题，其还保护继电保护方式、开关控制电源、电压波动等多个方面的原因。

1.1继电保护方式引起越级跳闸

由于煤矿井下供电系统通常属于短路径供电系统，其供电总长度大致只有1-2km左右，也就是当线路发生短路故障时，其线路首端与末端的短路电流值间相差较小，这就给保护装置保护整定动作可靠性和准确性提出了更高的要求，也就是基本不能依靠短路电流值来将故障区段从供电系统中有效排除。也就是说，电力行业常用的三段式过流保护方式在煤矿井下供电系统中，不能发挥出非常优越的保护性能，也就只能采用逐段延时跳闸的时间级差整定方式，这样势必会造成供电系统发生过流时开关同时启动保护跳闸动作，出现上级开关越级跳闸问题。另外，现有供电系统中常用的纵差保护方式，通常适用于长距离输电线路的短路保护，而煤矿井下供电系统不仅需要保护总降压变电所电源线路不发生越级跳闸问题，同时还需要当支路发生短路故障后，能够有选择性跳分支开关，避免总开关出现越级跳闸问题，造成其他非故障分支线路发生停电事故。也就是说常规纵差保护方式不适用于煤矿井下供电系统一条进线多支路的短距离过流保护作用，也就不能确保分支线路发生短路故障后配电总开关不发生越级跳闸问题, 纵差保护应用范围和保护功能较为有限。

1.2开关控制电源引起越级跳闸

由于煤矿井下供电系统中存在谐波、电压波动、瞬间失压、电涌、三相不平衡等不利工况。供电系统在这种恶劣的运行环境中，其控制和保护装置自身的开关控制电源很容易出现故障问题，从而造成分支线路发生短路故障后，控制和保护装置开关控制电源不能按照设计要求正常动作，进而引起保护控制装置发生“拒动”或“误动”问题，引起设备发生越级跳闸问题。

1.3失压引起越级跳闸

为了提高煤矿井下供电系统供电可靠性，煤矿供电系统中高低压开关均设有对应的失压脱扣器，也就是当失压脱扣器运行电压高于额定电压85%时，其可以有效吸合动作；而当工作电压持续保持高于额定电压65%时，可以保持吸合工况，低于35%时，则能可靠分断。也就是说失压脱扣器工作电压在35%-65%范围时，是一个不可靠动作工作段，同时失压脱扣器是一个机械速断动作机构，没有设置对应延时动作控制回路。如果此时，煤矿井下供电系统中发生瞬时短路后，导致工作低压低于额定电压的65%时，则失压脱扣器会瞬间动作保护，要明显先于设置了延时过流保护动作，这样就会供电系统中过流延时保护设置出现功能失效问题，引起煤矿井下供电系统中出现开关无序越级跳闸，大大影响井下供电安全可靠性。

1.4漏电装置保护选择性较差引起越级跳闸

为了防止或减少煤矿井下供电系统接地造成严重灾害事故发生，在《煤矿安全规程》中明确规定煤矿井下高压供配电网，必须采取相应技术措施限制单相接地电容电流在20A以内的范围。由于煤矿井下供电系统复杂结构，装设补偿装置进行故障选型的准确定位非常困难，而常用的功率方向性选择保护可能由于谐波、电气干扰等造成漏电保护功能失效或误动，从而造成供电系统发生漏电越级跳闸问题。

2、煤矿井下供配电系统越级跳闸造成的危害

煤矿井下供配电系统发生越级跳闸问题，会影响整个采区作业面的正常安全用电。若越级扩大到采区变电所，则将会引起整个采区作业面内的配用电设备发生大面积停电事故，不仅会影响采区作业面上的正常稳定生产，同时还会影响井下各级风井和水泵等电机拖动系统的正常供电，导致瓦斯井下短时间内大量积聚和排水缓慢，直接威胁到井下作业人员的人身财产安全。如果越级跳闸问题发生在井下中央变电所，则将会引起整个煤矿井下供电系统发生严重瘫痪，造成大量的停电经济损失，矿井安全性能大大降低。

3、煤矿井下供电系统越级跳闸处理技术措施

对于关系到煤矿井下安全生产作业的供电线路，应严格按照《煤矿安全规程》（2009）第四百四十二条中的规定，实行独立双回路供电方式，即当其中任一回路出现停止故障后，其余非故障回路可以继续为特殊负荷提供电能，确保井下供电安全。在保护装置选型设计过程中，其保护和动作性能要可靠及时，并要设置准确的下限参数。为了增强保护开关动作的选择性，应在上级开关中设置上限参数，这样完善的开关动作搭配，可以有效避免井下供电系统越级跳闸问题发生，提高供电系统控制保护开关动作可靠性和选择性。合理按照上下限动作保护参数选择保护控制开关，并选择带有实时通讯功能的保护器，以便井下供电系统运行人员在工作站就能实时观察和记录各级开关的动作运行参数情况，这样既可以保证在发生短路故障后，保护控制开关能够有序可靠性动作，同时又能提高保护开关动作的灵敏性和选择性。

参考文献

[1]吴文瑕,井下电网越级跳闸的研究及解决建议[J].工矿自动化, 2008 (12): 136-138.