乌兰木伦煤矿井下高压电网越级跳闸防治措施

王进龙

【摘 要】乌兰木伦煤矿生产具有高危性，煤矿井下供电是否安全稳定，对安全生产的影响直观重要。由于各类设别众多，导致矿井供電结构系统相对复杂，容易出现高压电网越级跳闸的现象，一旦发生类似事故，不仅会造成大面积停电，同时也严重地危害到井下生产人员的生命安全。为了有效维护煤矿井下系统的正常运行，本文针对高压电网越级跳闸的发生原因进行全面分析，并提出相应的防治措施，旨在为煤矿生产单位提供参考。

【关键词】煤矿生产；高压电网；越级跳闸；防治措施

本质上，越级跳闸可以理解为电力系统的一种不正常自我保护机制，当电力系统检测出系统故障时，原本应该由保护整定优先跳闸的断路器来切除故障，但因为存在有其他断路器跳闸实现故障切除、隔离的形式，越过了保护整定优先跳闸环节，这种行为就是越级跳闸。造成越级跳闸的原因很多，其中最为显著的是开关样式增加，尤其是保护元件的保护方式差异性较大、甚至呈现出相对抵触现象，由此，一旦种类不同的开关处于同一电力系统中，发生“误动”的越级跳闸现象尤为明显；这一现象的不正常表现，会严重影响高压电网的正常运转，尤其煤矿采区变电所提供的高压电源环境十分恶劣，电缆、开关、元件等极容易出现短路故障，由此而引起高压电网越级跳闸的机率更高。

一、煤矿井下高压电网越级跳闸原因分析

具体而言，煤矿井下高压电网越级跳闸的原因主要包括四个方面。

（一）线路保护不力

煤炭是我国主要的传统能源，尽管在“十三五”期间国家层面不断减少煤炭消耗量，投入大量资金用于发展风能、核能、太阳能等绿色能源，但煤炭资源在短期内仍发挥着重要经济支撑作用，尤其在火力发电方面，仍有50%以上的电能来源于煤炭能源转化。基于此，煤炭井下生产的稳定性仍然需要保持高度重视，但受到行业条件局限，煤矿井下作业呈现出明显的管理复杂状态，难以实现输电线路、设备、系统的绝对安全保护。

其中，煤矿开采作业区域是线路保护的“重灾区”，空间环境长期存在脏、乱、差的状态，根本无法保障基本的输电线路日常检修维护条件，加上煤矿井下环境中高温、潮湿等影响，一旦线缆被破坏，容易加速腐蚀、出现漏电现象；对于施工和维护人员而言，由于井下空间狭窄有限，无法像地面施工一样对输电线路进行有效保护，出现拖动、拽拉等现象十分常见，这一过程中容易伤害表面防护层，加上机械碰撞损坏、人员踩踏损坏等，电缆绝缘层出现破坏的现象很常见，线路短路条件下造成越级跳闸是必然情况。

（二）电源开关设置不科学

随着我国市场经济不断发展，电料供应种类也不断增加，在遵循一定工艺、标准的前提下，市场供应的电源开关装置尽可能的丰富种类、功能，以增加卖点。然而，各种开关的设计方式存在差异，尤其是保护元件不同，煤矿采购的过程中，也步会仅仅针对一种品牌、一种规格，久而久之就造成了电源开关的种类多样性；同时，煤矿井下操作中使用的电气设备众多，而且存在较强的迁移性，如照明用电、设备用电、施工用电等，经常根据作业区域的变化而进行调整，由此在电源开关方面也是不固定的，需要进行不断地拆出、安装重复作业，在这一过程中很难保障开关设置符合安全标准。

例如，根据煤矿生产的要求，常规的开关设备应该有继电保护动作时间和高压防爆开关的固有动作时间两部分构成。但是，从市场上采购的电源开关可能根本就不具备支持功能，随机采用的开关设备也达不到标准化要求，在实际应用中更谈不上防爆或继电保护的作用，自然无法应对高压输电线路的安全保护需要。造成越级跳闸也就十分简单了。

（三）短路速断保护失效

通常情况下，井下长距离输电线路的两端短路电流值有较大的差距，这样继电保护的范围就更大一些。在发生短路的时候也能够尽快提供上下级速断保护措施，这也是井下电路保护的理论安全措施。不过在实际的井下线路铺设和操作过程中，很多时候是采用短距离多分段式线路来构成输电网络，这样的话，因为线路两端的短路电流值差距很小，而继电保护在设置的时候又会考虑安全的调整系数，这就更加窄化了速断保护的可靠范围，造成越级跳闸。

（四）上下级速断保护能力差

根据速断保护要求，上下级速断保护是根据时间差来设定的，一般是0.5s的时间差。而在煤矿井下输电线路保护过程中，为了确保故障快速排除，有些企业会直接将上下级时限差设置为0，如此一来速断防护能力呈现明显降低，而越级跳闸现象也会大量出现。

二、煤矿井下高压电网越级跳闸防治措施

（一）强化线路保护措施

就电力系统线路保护而言，绝缘层是如同“皮肤”一样，是一种最基础但最有效的保护措施。在施工、维修、管理、生产过程中，要尽可能避免对线路绝缘层的伤害，并积极采取一些防护措施来“防范未然”，例如，电缆外涂抹绝缘或防护层、降低外力摩擦、杜绝野蛮拉拽等，同时，也可以加上外置保护措施，如高压输电线路区域绝缘保护垫的覆盖铺设，可以在一定程度上降低人员踩踏等对输电线路的直接摩擦损耗。

（二）配置统一高压防爆开关

开关装置具有很好的移动性，结合煤矿井下实际需求而言，需要大量的采购。这一过程中，应该保持在性能、规格上的统一，并加大安全性投资，配置具有高压防爆性能的开关产品。同时，恶劣的工作环境下，导致高压防爆开关的损坏率很高，所以，要经常对高压防爆开关进行更换，不能为了节约蝇头小利而忽视安全风险；需要注意的是，在更换过程中应该选择合适的开关进行匹配，尽量做到被更换的开关与新开关同一型号、同一品牌、同一批次。

（三）采用区域独立或双回路模式

考虑到井下用电的安全防护需要，从电力系统结构角度展开优化，可以实现更好的安全稳定效果。其中，在特定用电区域进行独立供电或双回路供电设计，从不同角度满足电力系统平衡需求；一方面，独立供电不会受到短路情况的影响，可以规避局部区域的越级跳闸危害。另一方面，双回路供电可以保持电力稳定，其中一路供电暂停工作，可以有另一路电路担负负荷，也能够避免越级跳闸造成的危害。

（四）引入智能保护装置

由于煤矿井下高压输电线路的情况复杂，靠人力来进行管理实在不算很好的风险预防措施。建议引进高端智能保护设备，可以进行多样化调控和功能选择，可以根据井下供电实际需要做出灵活调整，且各种情况可以获得精确的监控和安全防护，其应急响应措施也要比人员操作更精准有序和快速，比起人力防护措施更加有效。一般的高端智能保护设备可以实现短路、超负荷、接地、欠电压释放等多种情况的自主保护，对井下各种电气运行参数进行实时监护，而且具有远程操控和监护功能，对于电力调度机构开展相关保护措施也有很好的辅助作用。

三、结束语

综上所述，煤矿井下高压电网越级跳闸的的诱因很多，本文主要围绕着线路保护、开关装置、短路速断、速断保护四个方面展开探讨，并提出了对应的防治措施。但本质上，此类措施只能指标、而不能治本，随着我国煤炭工业现代化水平不断提高，煤炭井下作业的安全性、稳定性也面临着更高的要求，在针对越级跳闸防治措施方面，最有效、最根源的解决方法是完善整个电力系统的防护机制，按照《煤矿安全教程》的相关要求，引进智能化、自动化设备，在规范性、标准性作业要求下展开生产工作，完善岗位职能，加强电网保护、检修、更新等，以此来保障煤矿井下电力系统的稳定。

【参考文献】

[1]叶志强，张四海.煤矿井下高压电网越级跳闸的原因及防治[J].时代农机，2017，44（12）：41+43.

[2]吴启立.煤矿井下高压供电系统越级跳闸的预防[J].现代工业经济和信息化，2017，7（08）：61-62.