煤矿电网越级跳闸的原因及解决措施

在煤矿供电系统中经常发生以下故障情况,一是煤矿井下供电网络中发生短路故障时,上一级配有综合保护装置的高压防爆开关不动作,而是直接引起地面35kV变电所高压开关柜发生瞬动跳闸,地面高压开关柜跳闸后造成井下高压防爆开关失压保护动作跳闸;二是,井下供电系统发生漏电故障时由于综合保护装置不能准确的判断出故障线路和故障点,造成井下高压防爆开关误动或者拒动的现象经常发生。井下电网越级跳闸可引起大面积停电,不但会影响煤矿企业的正常生产还可能引起安全事故,为此,深入分析煤矿电网越级跳闸的原因并指定相应的对策,对煤矿井下安全供电具有十分重要的意义。

1、煤矿井下电网越级跳闸的原因

1.1 上下级开关继电保护不配合

目前大部分矿井使用的高压防爆开关都没有与地面35kV变电所高压开关柜合理配套,特别是没有合理的继电保护装置配合。目前国内继电保护装置的短路保护要求动作时间不大于0.2s,也就是向井下供电的高压开关速断保护动作时间只有0.2s,在如此短的时间内,无论是从理论研究或者是设备制造技术水平上都很难实现与井下高压防爆开关的有机配合。

1.2 失压脱扣器先于过流保护动作

在煤矿井下供电系统中,为了避免断电后再次送电时设备带负载直接启动,因此煤矿井下高低压开关均装设有失压脱扣器。失压脱扣器的动作特行为,当流过保护器电压高于系统额定电压的85%时,脱扣器可以可靠吸合;当流过保护器电压高于系统额定电压的65%时,脱扣器可以保持吸合状态;当流过保护器电压低于系统额定电压的35%时,脱扣器可以可靠分断。因此,工作电压在额定电压的35%～65%之间时是不可靠工作段,加上失压脱扣器是机械速断动作,不能设置延时。当电网中出现短路故障时,一旦电压下降到额定电压的65%以下时,失压脱扣器可能会先于设置延时的过流保护装置动作,造成过流保护设置失效,引起供电网络中的越级跳闸,甚至是井下大面积停电。

1.3 保护装置性能差造成越级跳闸

由于很多煤矿没能在设备上加大投资,一直使用性能较差,保护不齐全的配电装置。这些保护装置大多检测精度低,误差大,动作缓慢,保护的实际动作值与计算设定值不一致,致使发生故障时不能按照要求动作,或开关误动甚至拒动,造成电网越级跳闸。

1.4 漏电保护选择性差造成越级跳闸

煤矿电网接地方式十分复杂,主要有稳定性接地、瞬时性接地两种接地方式。每一种接地方式又包括电弧性接地、电阻性接地和直接接地等多种类型,复杂多变的接地形式造成故障的多样性,因此发生接地漏电故障时不易选择判断漏电线路。

为了防止电网接地故障造成的安全事故,《煤矿安全规程》第四百五十七条规定“矿井高压电网,必须采取措施限制单相接地电容电流不超过20A。”为满足此要求,煤矿企业多采用装设无功补偿装置的方法,装设补偿装置的电网当发生漏电故障时更难确定漏电线路。常用的功率方向性选择性漏电保护失效,引起漏电保护装置误动,造成煤矿电网的越级跳闸。

2、煤矿井下电网越级跳闸的解决措施

2.1 对重要负荷采用独立回路或双回路供电

煤矿井下高压供电网络多采用多级电缆串接构成,这种供电系统很容易造成越级跳闸甚至是井下大面积停电。现实生产中,针对一些井下重要负荷应采用独立供电的方式,对某些如果停电会影响矿井安全的重要负荷建议采用不同供电等级的双回路供电方式,确保重要负荷的安全供电。随着技术的不断发展,对煤矿井下电网进行优化设计、重新组合是一个解决越级跳闸的好办法。

2.2 对失压保护设置延时动作时间并采用专用的操作后备电源

在井下馈电开关中增加专用的不间断后备操作电源,并去掉机械性失压脱扣器装置,采用微机综合保护装置设置失压延时保护,并使失压保护动作时间长于短路保护装置动作时间,避免失压保护先于短路保护动作的情况发生,保证各种保护之间的有机结合。专用操作后备电源的设置,完美解决了失压保护装置在开关失压后不能正常分断的问题。

2.3 选用智能化综合漏电保护技术

智能化综合漏电保护技术采用多路综合判别、多级漏电监测、和谐波检测技术。通过网络通信技术将整个电网的漏电监测连成一个有机整体。当电网发生漏电时, 通过智能化综合分析, 能够准确判断出漏电电路,操作人员可依据结果迅速排除故障,减少因漏电故障引起的越级跳闸。

2.4 对BGP系列高压防爆开关内部机构进行改造

采用比现有电流继电器动作更快的继电器。通过增加电流继电器做短路保护的主保护,把原有高压防爆开关的短路保护作为后备保护。改造后可以缩短开关短路保护的速断,降低了井下高压防爆开关短路速断不动作的时间,极大的降低了越级跳闸的概率。

3、结语

本文主要分析了煤矿井下电网发生越级跳闸的原因,并根据实际情况提出了解决问题的几点措施。实际运行情况标明,几点措施均能有效的降低煤矿井下电网越级跳闸事故的发生,对提高煤矿供电系统的安全性和可靠性具有重要的意义。

参考文献

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