解析煤矿高压供电越级跳闸事故原因

连文军

（晋能控股煤业集团长治仙泉煤业, 山西长治 047100）

在井下供电系统中, 真空断路器与低压真空开环被安置在其中。加上辐射状的干线式级联网络, 以及复杂多变的地下煤矿井环境, 这很容易引发地下电缆的短路现象。倘若煤矿井下部高压供电系统出现了跳闸, 那么会给正常的生产带来一定的影响。如果出现了大面积的停电, 很可能会引发大范围的瓦斯聚集, 那么会直接给整个生产系统带来瘫痪的风险, 严重的话还会危及工人的生命安全。在进行煤矿井工作的环节中, 务必要采取措施预防高压供电系统的跳闸现象, 为井下工作人员提供一个安全的工作空间。

1 引发煤矿高压供电系统出现跳闸的原因

1.1 不合理的开关机构配置

通常来说, 应该从两个层面做好高压防爆开关的各项工作。一方面, 随时关注继电保护装置的相关操作。常见的单片机处理, 信号输出和采样的工作都在继电保护装置内部进行。另一方面, 高压防爆开关上的直接工作, 还需要引入三个相关的设备, 即常见的跳闸机构、真空断路器与跳闸电磁铁。在进行煤矿开采时, 其所处的环境中具有较多的水分子, 这些富余的水蒸气可能会给高压防爆的开关带来不同程度的制约。一旦开关设备出现严重的生锈, 所形成的铁锈会阻碍开关的正常运转。如果出现了严重的短路, 显然内部的高压防爆开关开启速度会慢于地面的开关速度, 进而引起越级跳闸的现象。

1.2 引发短线路的因素

倘若发生严重的短路, 那么会增加越级跳闸的风险。考虑到短线路阻抗值相对较小, 在线路和被测系统两者之间具有较大的阻抗比。因此, 假如出现了短路, 在短路的相关位置, 其电流都会按照平缓变化曲线进行变化。在线路的开始和末端, 电流差值相对较小。开关会结合其周围的电流大小进行整合, 但是没有以最小的运行方式提供相关的保护。借助最小手段短路电流, 对相关的故障进行全方位的检测, 最终发现是由于保护灵敏度不足引发。假如选择的是同样的灵敏度系数法进行检测, 那么短路保护的范围也会发生改变。一旦相关的线路出现了变化故障, 很容易导致越级跳闸的现象发生。

1.3 不准确的选择性漏电保护

从影响电网系统参数的因素来看, 一般会受到变电线路的数量和电网系统的电容量大小的影响, 甚至电网系统内部的平衡度也会带来不同程度的制约。这些不确定性的影响因子会直接导致不准确的选择性漏电保护。复杂多变的接地方式, 涵盖了稳定和瞬时的两种接地方式。在借助互感器识别信号的过程中, 倘若未能达到正确识别的效果, 也会造成不准确因素的累积。比方说, 出现失真的信号源。

1.4 不恰当的速断保护方案

通常来说, 速断保护方案, 一般要严格按照相关的要求做出选择：上级保护所耗费的时间要多于下级保护。尤其是在煤矿施工现场, 速断方案所规定的时间差一般是0s。这和速断的方案所规定的内容出现了差别。为了达到相应的原则, 必须将上下级两种保护方案之间的间隔进行缩小, 因此要借助电线超强的导电能力实现, 否则很可能会引发系列的安全事故。

2 解决煤矿供电越级跳闸的措施

2.1 实现电流纵连差动保护

基于电流纵联差动保护, 在实施防越级跳闸方案的过程中, 要全方位升级旧有的线路, 全面把握保护阶段式电流保护原理。在这个环节中, 我们应该早有参考基尔霍夫电流定律, 尤其是在线路两端保护装置的设置中, 其连接会通过电缆和光纤等实现。这样可以保护线路两端不会出现相关的问题, 合理控制电流的大小和相位。不但可以有效分析输电线路的故障问题, 而且也会有效区分故障形成的差异, 为最终线路内部是否采取切除提供有效的参考意见。在电流纵联差动保护的前提下, 特别是在防越级跳闸方法的实施环节中, 面对变电站和上级变电站等出现和进线开关的设置, 应当要及时更换纵差保护器, 通常会选择电缆和光缆两种保护器进行连接。纵差以及分侧差动保护原理见图1。

图1 变压器差动保护

2.2 借助专用的操作后备电源对施压保护设置进行动作时间的延迟

从高压防爆开关的内容来看, 应该强化后备操作电源的各项工作, 进而更好的实现持续的供电。尤其是在一些机械性施压脱扣器的装置设置上, 定时清除其中的相关内容, 降低设备的整体压力。在做好延时保护操作环节里, 我们一般会选择微机综合保护装置保护相关的部位, 这样可以缩短短路保护装置所消耗的时间, 确保相关的设备能够在指定的时间内实现更好的运转。一方面可以将施压保护装置的无法分离的问题得到有效解决, 另一方面也可以凭借专用操作后备电源实现突破。

2.3 电气闭锁模式

在实际的使用环节中, 电气闭锁方式可能按照指定的要求达到预期的目标。第一, 考虑到煤矿井下的供电环境相对复杂, 很容易受到个别因素的干扰, 尤其是在远距离传输过程中, 电缆电气闭锁信号难以准确送达, 从而导致误跳现象的发生。第二, 复杂多样的电气闭锁电缆是由多个电缆进行连接的。特别是在相同变电所内部, 应该借助逻辑闭锁器做好线路的电气闭锁工作, 实现更好层次的跨越。与此同时, 变电设计都是以双回路供电方式进行排布的, 在日常的运行和检修环节中, 都会导致供电运行模式出现不同程度的切换。基于当前情况, 我们应该结合实际供电模式的系统性内容做出动态性调整, 保证进出线的闭锁关系处于相对稳定的状态, 使得逻辑闭锁器的设计更加符合复杂环境的试用, 消除施工环节中的各种制约因素。

2.4 智能化保护装置的使用

在继电保护的相关规定上, 电流系统要求的是其具有较好的速动性和选择性, 并在特殊的环境下具有较高的灵敏度。一旦煤矿井下出现了高压电网系统的问题, 首先要控制事故的影响范围, 按照自身的内容做好系统故障排查。在排查故障的环节中, 排查速度要迅速, 并有针对性地解决面临的故障, 与此同时还要确保其它系统能够正常运转。结合相关的煤矿安全生产标准, 所有井下高压电网的微机保护装置都应该具有相关的参数指标, 其内部的电流、电压以及相关的功率都应该符合指定的规范。除此之外, 结合规定设定的保护原则, 更加全面实现煤矿区域内部的综合自动化管理。

2.5 实现更高层次的数字化集成保护

在预防越级跳闸的环节中, 我们一般会选择数字化集成保护措施推进内部的线路保护工作。在对线路进行数字集中化保护时, 一般会选择过程数字化变电站结构, 利用GPS技术实现信息同步。从过程层防爆开关的情况来看, 合并器的效果应该得到及时发挥, 尤其是在隔层之间要做好系统采样, 并将数据的相关内容传送至指定位置。安装集成保护测控装置一般会选择间隔层, 在这个过程中才能够有效接收各种信息数据, 进而实现更高层次的系统测控保护, 更好地推动装置的逻辑运算, 并借助网络口发送保护器的信号。出口继电器和保护气的融合也是一项质的飞跃, 它能够顺利推进各项控制操作, 避免出现严重的跳闸。

3结语

综合以上叙述, 随着煤矿开采不断深入化, 承担的电力供应系统越来越复杂, 对于煤矿供电系统而言, 受到各方面综合因素的影响, 就会出现越级跳闸的问题, 给施工区域造成一定的影响。因此在往后工作开展的阶段中, 需要对越级跳闸的原因进行综合分析, 从而探寻出更为科学有效的处理方案, 以保证煤矿的供电具备安全性及稳定性。