煤礦供電防短路跳閘系統(tǒng)優(yōu)化設計

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摘要：為進一步提高煤礦供電穩(wěn)定性，防止供電系統(tǒng)出現(xiàn)越級跳閘現(xiàn)象，降低煤礦供電事故率，雁崖煤業(yè)公司供電科通過技術研究，采用GOOSE閉鎖技術對礦井供電防短路越級跳閘系統(tǒng)進行優(yōu)化。應用效果顯示，優(yōu)化后的供電防短路越級跳閘系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，可保證煤礦供電安全，滿足煤礦供電需求，取得了顯著應用成效。

關鍵詞：煤礦供電;越級跳閘系統(tǒng);GOOSE;閉鎖技術;結構原理

1煤礦供電越級跳閘原因

隨著我國礦井產能的不斷提升，井下巷道也在不斷延伸，由于巷道內惡劣環(huán)境如空氣濕度大、化學氣體多、地質條件復雜，導致供電設備電纜出現(xiàn)腐蝕、漏電、破損等情況，再加上礦井中使用的設備均未安裝開關保護裝置，一旦供電負荷末端出現(xiàn)短路，由于上級開關未能及時發(fā)現(xiàn)將直接造成上一級開關跳閘而產生越級跳閘現(xiàn)象。出現(xiàn)越級跳閘的原因大多為保護未投入、綜合保護器失效或保護延時設置不合理。我國大多數礦井采用纖縱差保護，這種保護方式不能有效的對末端故障信號進行攔截。因此，雁崖煤業(yè)公司供電科技術人員采用GOOSE閉鎖技術對井下供電防越級跳閘系統(tǒng)進行優(yōu)化設計。

2GOOSE閉鎖技術工作原理

我國礦井通信現(xiàn)大多采用光纖，光纖由于傳輸數據快、數據傳輸量大在礦井信息傳輸上具有較大優(yōu)勢。雖然保護監(jiān)控器能夠對光纖中傳輸的各類數據進行全面檢測，但是不能識別越級跳閘信號。技術人員通過對井下供電系統(tǒng)各分路進行改造，從地面變電站到井下中央變電所，再到變電所再到各掘進、綜采配電點逐級安裝斷路保護裝置，實現(xiàn)了供電線路四級控制[1-2]。井下工作面在正常供電時，當主路或分路供電系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)故障信號后，控制保護器1號、2號、3號、4號會及時發(fā)現(xiàn)故障信號，此時4號控制保護器會根據故障信號反饋的信息進行分析，當故障電流大于保護動作要求時及時動作切斷電源，并將閉鎖信號及時傳遞到1號、2號、3號控制保護器，制止1號、2號、3號控制保護器在有效時間誤動作，當4號控制保護器切斷電源后，3號控制保護器故障電流仍然大于保護動作要求時，3號控制保護器及時動作切斷電源，按照這樣的規(guī)律一直到保護裝置不動作為止，這樣就能有效地避免供電系統(tǒng)越級跳閘事故的發(fā)生，避免的故障擴大化，如圖1所示[3]。

3防越級跳閘系統(tǒng)短路保護器組成

1）中央控制處理器：中央控制處理器是該套防越級保護裝置最主要的部件。中央控制處理器上外接多個接口，能夠與以太網、礦井環(huán)網、模塊接口及定時器接口進行連接，該處理器具有設計原理簡單、保護裝置穩(wěn)定性高、功耗低的優(yōu)點。2）交流采樣控制器：供電開關在工作時，運行的各類參數（三相電壓、三相電流、零序電壓、實際電壓）通過AD轉換模塊進行采集，為保護裝置的判斷提供信息。3）通訊部件主要采用礦內環(huán)網及光纖以太網進行傳遞。人機接口部分主要由以下三部分組成：指示燈、遙控器、顯示器。4）保護監(jiān)視器：通過對附加電阻中直流監(jiān)視線進行監(jiān)測。工作原理為使用VFC法對供電設備的直流電壓進行實時采樣，完成電壓采樣后再對監(jiān)測區(qū)域內供電回路的電阻進行分析，從而判斷供電回路的絕緣性[4-5]。5）短路保護器中的人機接口部分主要由紅外線、LED、LCD液晶三部分，液晶顯示器能夠將監(jiān)測設備采集到的數據顯示在屏幕上，方便工作人員的查閱；指示燈能夠直接顯示開關的運行狀態(tài)、故障報警及復位狀態(tài)；紅外線采用紅外線技術，能夠通過操控遙控器對開關的運行參數、整定設定、故障查詢、歷史查詢及復位進行操作。

4防越級跳閘系統(tǒng)運行注意事項

1）礦井內使用的所有供電負荷線纜規(guī)格均必須達到煤礦規(guī)程要求，供電電纜、信號線均必須達到本質安全型標準，控制保護器的鋪設排列采用分層式和分散式進行安裝，如電纜未達到防爆要求或電纜老化嚴重，這些均會影響防越級系統(tǒng)的性能。2）由于井下工作環(huán)境狹小，各類線纜均在一起排列，如車輛定位、人員定位、大型供電設備、環(huán)形電纜會產生磁場影響保護裝置的數據，造成保護裝置誤動作。因此開關保護裝置防越級系統(tǒng)需安裝抗干擾性強的通信線纜，提高數據的準確性，防止開關誤動作。3）由于工作環(huán)境惡劣，保護裝置出現(xiàn)故障后更換難度較大，因此煤礦在采購防越級系統(tǒng)時需選擇具有資質的一流廠家，確保裝置的各項性能能夠滿足礦井需求，同時保護控制器必須具有較高的電磁兼容性。

5應用效果

雁崖煤業(yè)公司供電科針對供電系統(tǒng)越級跳閘現(xiàn)象，采用GOOSE閉鎖功能的短路保護器進行原系統(tǒng)優(yōu)化，通過實際應用效果來看，該系統(tǒng)動作靈敏可靠、故障率低、有效防止了供電系統(tǒng)越級跳閘現(xiàn)象，確保了煤礦供電安全穩(wěn)定運行，取得了顯著的經濟、安全效益。

參考文獻

[1]榮翔.煤礦供電防越級跳閘常用方案探究[J].能源與節(jié)能，2020（5）：125-126.

[2]葛強.煤礦井下供電網絡防越級跳閘裝置的應用研究[J].當代化工研究，2020（10）：97-98.

[3]王勇.煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘保護裝置的設計與研究[J].機械工程與自動化，2020（2）：195-197.

[4]武哲.煤礦供電系統(tǒng)越級跳閘保護控制技術的研究[J].自動化應用，2020（2）：82-83.

[5]吳俊峰.煤礦供電新型防越級跳閘系統(tǒng)的應用[J].機電信息，2019（35）：54-55.

作者：王倩 單位：大同煤礦集團雁崖煤業(yè)有限公司