煤矿10kV电网防越级跳闸原因及解决方案分析

赵卫平

摘 要：在煤矿供电系统中往往会发生电站跳闸问题，造成煤矿井下停电，难以正常生产，甚至导致瓦斯积聚，威胁工作人员的生命安全。在煤矿井下供电系统中，常常因为开关误动与拒动，导致煤矿大面积停电。而在处理故障过程中，因为难以实现对10 kV电网的各个方面进行监测和监控，所以无法具体明确故障发生的地点与原因，极其容易导致供电系统出现二次事故。本文结合煤矿10 kV电网系统特点，对煤矿10 kV电网防越级跳闸原因进行了分析，并提出有效的解决措施。

关键词：煤矿 10kV电网 越级跳闸

中图分类号：U665 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）01（a）-0048-02

1 10 kV线路越级跳闸原因分析

煤矿10 kV电网出现越级跳闸现象，通常是因为井下某个线路的单相接地或是短路从而导致井上10 kV开关站跳闸。这样就会造成井下出现大面积停电现象，甚至会威胁工作人员的生命安全。另外，因为难以确定故障点，在检测与解决故障时常常要花费较长的时间，从而影响煤矿企业的正常生产，降低经济效益。对此，必须及时明确越级跳闸的具体原因。

1.1 煤矿井下高爆开关的综合保护器缺少保障

煤矿井下高爆开关中综合保护器是井下10 kV供电线路重要的末端保护设备。因为此设备的生产商比较多，而且技术水平也存在较大差异，售价通常在3000元左右，因此，难以确保该设备的质量。

1.2 煤矿10 kV保护器间存在差异

当前煤矿电网主要是利用保护器中的逐级延时实现整定，从而有效躲避越级跳闸，但这样的方式不可靠。因为保护器的性能存在差异，而且性能参数也难以保障，造成延时整定出现误差，因此保护器缺少相对可靠的联动性能。如果出现故障，煤矿10 kV电网的有关保护器全部采取动作，进而造成10 kV电网崩溃。

1.3 煤矿保护器鉴定标准不足

煤矿企业的保护器有关检定标准单单适宜直流式的保护器，无法完成交流采样的保护器有关性能的检定。当前，煤矿企业的保护器有关执行标准依然利用传统的标准。其中标准的制定主要依据直流电阻的有关保护原理完成，可是有关检测部门在交流采用的保护器检定时也选择此标准。因此，难以对保护器进行有效的监管，确保保护器的质量。

1.4 保护器检定技术落后

高爆开关中综合保护器有关检测技术比较落后，难以对保护器的性能参数完成科学、有效的检测与监督。根据调查结果，当前煤矿企业中对保护器的检定不够，选择的检测技术比较落后。本文主要以保护器的跳闸时间检测作为案例，有关检测部门利用电子定时器十分落后，而且定时器自身的误差也难以保障。另外，检测平台通常是自行进行设计和制造的试验台，该平台的自身性能指标也没有进行第三方部门的认证及检测，难以保证保护器的所有指标量值传递与量值溯源。当前煤矿保护器的检测部门十分少，基本呈现一家独大的局面。

2 煤矿10 kV电网防越级跳闸对策

2.1 数字化集成保护

数字化集成保护主要是把线路中主保护阶段的电流保护有关原理转变成电流纵联差动的保护原理，实现对越级跳闸的处理，并利用数字化集成的保护技术，如图1所示。

煤矿数字化集成保护的架构通常选择数字化变电站的3层2网，利用GPS的同步技术完成系统有关数据的同步采样。而过程层的隔爆开关一定要设置保护器，这样才可以发挥合并器的作用，实现所有电压和开关量等的采用，利用光线网络传送至间隔层。在间隔层中设置集成保护的先进测控设备，实现过程层相关采样数据的接收，而保护出口与控制信号主要利用光线网络发送至过程层的保护器，然后由保护器中出口继电器完成保护跳闸与控制操作。在数字化集成保护测控设备中主要包含母线的保护模块和线路的接地保护模块等。在应用过程中一定要对各个间隔相关保护测控功能完成软配置，也就是选取保护和控制的模块组合。数字化集成保护设备实现了功能的软件化，在进行更换间隔保护过程中并不需要更换任何硬件，只完成间隔功能软配置就可。

2.2 通信级联闭锁的防越级跳闸措施

通信级联闭锁10 kV电网的防越级跳闸对策主要利用纵向编排时间极差，从而使所有开关进行顺序动作防止越级，并利用通信级联闭锁把纵向的极差进行有效控制。此措施利用通信线路把存在纵向关联关系的所有开关保护设备进行有效连接，如果出现短路故障，各个检测出短路电流的保护设备都会向上级开关保护设备发送开关的闭锁信号，与此同时延时T1的时间，然后等待下级开关发出的闭锁信号。如果在T1时间之内并未接收到下级开关所发出的闭锁信号，就可以确定是该级故障，然后跳闸，而接收到闭锁信号的相关开关闭锁T2时间要等待下级开关完成跳闸，如果在T2时间之后故障依然存在就可以实现保护跳闸，反之则不跳闸。

2.3 电流纵联差动保护的防越级跳闸措施

电流纵联差动防护越级跳闸措施，是把线路中主保护阶段式的电流保护原理转换成电流纵联差动的保护原理，实现越级跳闸的有效解决。电流纵联差动的有关保护原理是以基尔霍夫的电流定律作为基础，运用光纤或是电缆将电路两端的有关保护设备实现纵向连接，同时对被保护线的两端有关电流的大小与相位进行比较，从而准确判断出触电线路是内部发生故障还是外部发生故障，进而决定是否要对该线路进行切除。

2.4 区域集控的防越级挑战措施

国家电网有关技术标准要求35kV之下的间隔保护和智能终端等功能可以依据间隔完成合并，对此煤矿企业在进行配电网的创建过程中通常选择2层1网的结构，并不创建SMV的过程层网络，当前在煤矿企业中采取区域集控形式的防越级跳闸措施。此措施是在智能变电站系统的基础上实现创建的，拥有GOOSE网络。在此措施中，间隔层的各个间隔保护测控设备能够独立实现间隔保护功能，并且把识别的有关故障信息利用GOOSE网络传输到集控中心，而集控中心在识别故障后会对主机进行隔离，从而实现保护。

3 结语

综上所述，导致煤矿10 kV电网出现越级跳闸的原因有许多种。因此，一定要加大越级跳闸问题的研究力度，总结解决电网越级跳闸问题，从而确保煤矿企业的正常生产，提高经济效益。

参考文献

[1] 王静爽，曹尔晔.基于C8051F单片机的煤矿10kV电网保护测量装置[J].煤炭科学技术，2010，36（2）：66-67.

[2] 卢喜山，张祖涛，李卫涛.煤矿供电系统基于纵联差动保护原理的防越级跳闸技术研究[J].煤矿机械，2011，32（4）：71-73.

[3] 曹海欧，严国平，徐宁，等.数字化变电站 GOOSE 组网方案[J].电力自动化设备，2011（4）：143-146.

[4] 乔淑云，李德臣.矿井高压电网防越级跳闸保护系统设计[J].徐州工程学院学报（自然科学版），2011（4）.