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煤矿供电系统防越级跳闸技术应用

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  摘要:煤矿供电系统整体运行的平稳性对于提升作业的安全性非常有效。在目前煤矿井下作业逐渐普遍的状况下,煤矿内部的供电系统通常以井下供电系统为主,不管是生产环节还是开采作业环节,供电方式都迅速向纵向、横向方面延伸。井下供电系统具有供电距离短的特点,很易引发短路、跳闸现象的发生。
  关键词:煤矿企业;供电系统;防越级跳闸技术;应用;井下作业
  1 煤矿供电系统所出现越级跳闸现象的成因
  1.1 短路保护整定难度提升
  因为井下的煤矿供电系统具有复杂性,在线路零秒速断保护中缺乏保护区,只要线路故障产生,处于上级及几级之上的大部分开关都难以对线路电流发生的微妙变化进行感知,此时,多级开关零秒速断保护器会瞬间发生跳闸,这是越级跳闸的原因所在。并且大多数井下的供电系统缺乏时间级差,因此,过流保护整体存在较大困难,只要短路故障发生,越级跳闸就会立马出现。除此之外,煤矿井下频繁出现的防爆开关拒动问题也是引发越级跳闸现象的因素之一。
  1.2 光纤纵差保护的效果较差
  目前,为井下供电系统提供保护的主体一般是光纤纵差保护。虽然该保护可以对越级跳闸问题进行一定避免,然而线路系统通常包含多端线路,简单的也是三端线路,解决起来较为困难,通常是由于光纤纵差保护所涉及的理论基础以两端线路理论为主,这对于三端线路的解决是存在不足的。
  1.3 失压保护整定难度高
  在开关拒动现象出现时,大多数煤矿井下的保护线路会瞬间处在失压保护的状态中,并且一些开关还将出现不同程度的延时问题,这给失压保护整定带去了难题。除此之外,部分失压保护器的脱扣值精准度不高的问题也是影响失压保护整定的一大因素。若短路故障出现的位置和母线之间具有很近的距离,那么母线失压现象就极易出现,也会较易引发其他开关保护系统越级跳闸问题的发生。另外,井下所安置的开关的整体质量及作业人员的动作快慢同样是引发越级跳闸问题的关键因素。
  2 国内外常见的防越级跳闸技术及产品的发展状况
  2.1 地面通讯保护法
  该方法的应用原理是经由地面的监控主机和全部开关的智能保护器开展通讯,在读取煤矿内全部开关的电流信号后,开展和全部开关各自定值的比较操作,从而对短路位置进行判断,并由地面的监控主机对指令进行发出,通过对短路处上级开关的控制,以跳闸的形式对短路线路进行切断。因为凭借计算机进行通讯、判别和再发出指令要满足一定的时间需求,但是开关保护器会在20ms的时间内对速断跳闸进行启动,而计算机对指令的发出时间要比保护器的速断跳闸时间多得多,所以地面通讯法通常使用的保护器都是较为特殊的,其在正常通讯时应对本地的保护功能进行取消,通讯功能一力由地面的计算进行控制;对于不正常的通讯状况,可以灵活地对本地的保护功能进行切换。
  2.2 電流速断闭锁法
  电流速断闭锁法是一项较为常见的防越级跳闸技术,本文以常州天地自动化股份有限公司所研发的防越级跳闸成套装置对电流速断闭锁法进行介绍。该系统主要运用二级的防越级跳闸措施,主要以硬件短路跳闸的闭锁装置及软件延时为基础,并由CZB1综合保护器、系统软件、专用短路检测模块、通信网路以及防越级跳闸装置五大方面组成。该系统运用的开关都具备短路闭锁信号专用的综合智能保护器,该保护器能够对短路信号进行检测,并对短路闭锁信号进行输出。在电路线路的某个位置出现短路时,故障位置的全部上级开关将经由短路电流,而对故障位置的下级开关来讲,短路电流则不通过。短路处的上级各开关保护器能够对大短路电流进行检测,并对闭锁信号进行发出:对于每一开关保护器来讲,其短路闭锁信号和上级开关的智能保护器闭锁的输入端直接相接,促使闭锁的上级开关速断保护功能的及时发挥,从而阻碍速断跳闸的出现,此时,短路处下级的开关保护器所包含的短路电流专用采集模块,将难以对短路大电流进行检测,从而限制闭锁信号及短路信号的发挥,这样一来,就可以实现对上级开关速断保护功能的不闭锁。
  2.3 光纤保护法
  光纤保护法所运用的仪器主要是专用光纤纵差保护器,其通常将纵差保护认定为主保护,而电流速断保护的作用只能于光纤通信出现中断时才能发挥,否则电流速断作用将自动退出。对于下级开关的光纤纵差保护器来讲,其输出信号经由光纤和上级开关的光纤纵差保护器信号输入端直接连接,从而将下级开关的电流信号合理地传输到上级开关光纤纵差保护器中,并且下级开关的光纤纵差保护器对两个开关的电流差进行高效计算。在正常运行的状态下,两开关间的线路基本不出现短路,因此电流差值是零。而在两开关间发生短路的状态下,短路处的上级开关会通过大电流,对于短路处的下级开关来讲,则不流通大电流,这时短路处上级开关的光纤纵差保护器就能够对上下级之间开关的电流差进行准确计算。在差值和保护器跳闸的启动值极为接近时,短路处的上级开关会迅速跳闸,从而对短路线路进行切断。在短路处的一级开关由于故障出现而发生拒动时,其上一级开关的保护器会将过流保护合理地限定延长一段时间,在时间到了之后,上一级的开关会快速跳闸,从而对短路电路进行切除。
  3 结语
  井下作业通常具有封闭性高、阴暗潮湿的特点,常常是电路故障频繁出现的关键位置。为了促使供电系统运行效果的高效实现,必须给予该问题高度重视。在对防越级跳闸系统进行运用时,要充分考虑其功能发挥条件的满足。
  参考文献:
  [1]庞寿亮.论煤矿供电系统防越级跳闸技术应用[J].大科技,2014(36):287-288.
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