煤矿井下电网越级跳闸的原因及对策

【摘 要】 总所周知，预防井下电网越级跳闸对煤矿安全生产来说有着十分重要的意义，越级跳闸一旦发生将给煤矿企业带来很大的危害，因此，本文重点剖析煤矿井下电网发生越级跳闸的原因，并提出相应的科学的解决对策，有效地降低了越级跳闸事故的发生几率，确保煤矿设备的安全运行和煤矿企业的安全生产有着重要的意义。

【关键词】 煤矿 井下电网 越级跳闸 原因 对策

1 预防煤矿井下电网越级跳闸的重要性

总所周知，煤矿安全供电是矿井井下安全生产的最重要的组成部分之一，确保煤矿井下供电系统各类保护装置安全、可靠、齐全、灵敏是煤矿井下安全供电的基础。煤矿井下的环境相对来说是十分恶劣，空间狭小、空气潮湿，这就对煤矿井下供电系统提出更高的要求。井下电网发生越级跳闸会影响煤矿井下风机开关送电时间，引起瓦斯积聚，严重时引发瓦斯爆炸事故，严重威胁着矿井的安全生产。因此说剖析煤矿井下电网开关越级跳闸的原因，提出对应的对策，对煤矿企业的安全供电和安全用电都有着重要的现实意义。

2 煤矿井下电网越级跳闸的原因

2.1 短路故障

电压波动容易引起大面积停电。当电压波动时，失压脱扣线圈失压脱扣，引起开关跳闸；当短路情况发生在供电线路初端时，母线电压会出现大幅下降，进而导致失压线圈脱口，引起大面积跳闸事故，此时，因工作电压未能达到标准要求，即便实际短路保护采取了电流跳闸回路措施，也不能对跳闸予以短路保护；譬如说，母线末端因短路造成电压下降，若此时尚未引起施压脱扣情况，其主要原因在于保护调整精度较低，无法与地面保护协作，最终引起越级跳闸事故。

2.2 选择性漏电保护问题

选择性漏电保护问题主要是出现选线不准：一是因为接地方式复杂。通常情况下，煤矿井下环境较为恶劣，因此对井下电路设计要求也相当高，在这种环境下，接地方式主要分为两种，一是瞬时性接地，二是稳定性接地，两者又可在细分为电弧性接地、电阻性接地等等，无论是何种接地方式，皆存在故障信号从复杂性。其次是零序电流互感器特性存在差异，且互感器对于强信号或微弱、奇异信号容易出现失真问题，无法正确识别信号。最后是电网系统参数较为复杂，对电网极易产生影响；譬如说，系统对电路长短、平衡程度等参数均有一定的定性要求。

2.3 井下保护器的技术问题

分析煤矿井下保护器原理我们不难发现，其本质就是一种半模拟半数字保护，这个属性通常会导致定值漂移现象发生，进而造成保护拒动或保护误动作，加之保护器精度不够高，定值连续调整无法达成，因而只得采取倍率调整的方式，最终无法实现上级与下级变动所之间的配合保护，造成越级跳闸故障发生。

现阶段，线性模拟电源是保护器的主要电源，该电源工作电压范围较小，没有足够强的抗干扰性能，造成供电电压不稳引起保护工作失常。本系统开关PT就是保护装置电源，装置内所安装芯片的工作电源，通常情况下允许额定值为百分之五左右，由于模拟电源输入/输出比例变化是同步的，因此只要煤矿电网电压超出或低于5%，保护装置就会立即失电。进而导致其他保护无法正常工作，引起越级跳闸事故。

漏电保护的实现通常采用固定零序电源定值比较法来完成，因未对不平衡电力及零序方向影响加以考虑，势必会出现拒动或误动作情况的发生。

失压保护的实现主要是利用开关的失压脱扣线圈来完成的。当在线电压降低至百分之六十五时，失压脱扣线圈会因为延时不存在而自动脱扣跳闸，出现这种情况，母线失压与电压波动就不能被及时有效区分，最终导致没有失压保护而引发停电故障。

3 对策

3.1 优化煤矿供电系统

井下高压电缆一律沿进风巷敷设。同时加强日常检查检修，严格按照周期对电气设备进行保护参数进行理论计算和校验，确保保护装置动作的灵敏和可靠，减少事故事故次数从而减少越级跳闸的机率。

3.2 改进煤矿井下开关的保护器

（1）将现行的半模拟半数字保护器用全数字化综合保护器来取代，这种保护器不仅数字保护性能强，同时也不会因为阻容器件老化造成输入、输出回路失压，减少定值漂移发生的概率。此外，相较于半模拟半数字精度，全数字保护器要高的多，电流可以精确到毫安，时间可以精确到毫秒，这样的设置有利于调整的连续性，实现上级与下级的合理协作与配合。（2）保护工作电源要放弃模拟电源而选择开关电源，开关电源有一个整流、逆变、再整流的过程，输入端的干扰不会直接耦合传导到输出端，这样，就可以有效地隔离干扰，这样，不断输入端电压怎么变化，输出端电压是稳定的。（3）完善保护装置。煤矿井下的高压开关的电流保护一般只有短路和过载保护，定值整定时，也是按倍率整定的，过载延时时间一般也是以0.5s档位整定的，造成无法实现保护的上下级配合。因此在保护配置上，应增加一段过流保护，变为三段式过流保护，定值无级调整，用带延时的过流段作后背保护，来实现上下级保护配合，防止越级跳闸的发生。（4）改进漏电保护性能。目前，煤矿井下高压漏电保护，都是单一的零序电流。由于不平衡电流随负荷的增大而增大，造成定值无法整定，常常不误动。同时在高阻接地或有消弧线圈时，系统中的零序电源大小不定，保护中的漏电保护就可能失效，要不造成地面变电所越级跳闸，要不发展成为短路事故。

3.3 加强安全技术培训，提高技术人员素质

要想提高煤矿供电系统的安全性和可靠性，应该加强供电系统技术人员和电气设备维修人员的理论和操作技术水平，不断提供他们的安全素质和业务素质，并努力打造一支技术过硬的技术人员和维修人员队伍，通过常规的检测来降低煤矿井下电网越级跳闸的事故几率。

4 结语

总之，煤矿一旦发生井下电网越级跳闸，就会给煤矿的安全生产带来严重的威胁。本文重点剖析煤矿井下电网开关发生越级跳闸的原因，并提出相应的科学的解决对策，有效地降低了越级跳闸事故的发生几率，确保煤矿设备的安全运行和煤矿企业的安全生产，并提高了矿井的生产效益，有力地促进了煤矿的和谐、健康发展。

参考文献：

[1] 高友权主编.配电系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，2005.

[2] 张学成主编.工矿企业供电[M].徐州：中国矿业大学出版社，2005.

[3] 张学成主编.工矿企业供电设计指导书[M].徐州：中国矿业大学出版社，l998.7.