煤礦供電保護系統技術改造方案

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摘要：目前，常村煤礦供電保護系統存在著定值整定困難以及越級跳閘等問題，這些問題的存在對于供電系統的可靠運行會帶來極為不利影響。從常村煤礦目前供電保護系統實際問題出發，分析了常村煤礦供電系統越級跳閘問題具體原因，并且設計了常村煤礦供電保護系統技術改造方案，從實際運行情況來看，常村煤礦供電保護系統經過技術改造之后運行穩定，最大限度地防止了越級跳閘問題出現，值得進一步推廣應用。

關鍵詞：煤礦；供電保護系統；越級跳閘；技術改造

1常村煤礦供電系統問題分析

最近幾年時間，常村煤礦在開采過程中所使用的機械設備數量越來越多，開采作業的機械化水平逐步得以提升，而且井下開采作業面也逐步的擴大，使得供電系統也隨著煤礦開采的不斷深入而一直延伸[1]。另外，由于常村煤礦井下作業條件具有一定特殊性，使得供電系統面臨著一定的安全問題。

1.1供電系統中越級跳閘問題嚴重

在常村煤礦之中，作業面所采用的保護裝置為速斷過流保護裝置，因為煤礦作業面所面臨的環境相對較為復雜，同時作業面設備在供電過程中所涉及距離相對長，設置有3端線路，不存在相應的時間極差，供電系統之中供電線路的具體保護定值無法準確加以確定，未能設置最小的保護區間。而且，由于煤礦開采過程中不同級別的采區之間所設置變電站存在級聯問題，因此，僅僅借助于設置時間極差這一方法針對不同供電線路加以整定基本無法實現，在供電系統之中，在出現短路問題情況下便經常發生越級保護問題，使得作業面出現了較大范圍停電現象，對于作業的安全性影響極大[2]。

1.2漏電保護不能夠進行有效比較使得誤動作頻出

常村煤礦所采用的漏電保護裝置其自身所擁有抗電磁干擾性能相對差，進行數據信息的傳輸以及數據信息處理對應速度均相對慢，不同的支路之中零序電流唯有結合其具體狀況加以辨別，不能夠確保將不同的支路和其上級支路加以對比分析。若是發生接地問題亦或是漏電問題情況下，因為常村煤礦所采用的保護裝置不具備集中選線這一功能，使得非故障供電線路存在誤拉閘問題，而在進行供電恢復過程中則需要消耗相對長的時間。

1.3供電系統保護裝置功能不夠齊全

目前常村煤礦所應用到的供電系統保護裝置對應功能不夠齊全，無法很好地達到供電系統實際運行需求。常村煤礦所應用的保護裝置僅僅可以針對線路之中存在的故障信息加以記錄，但是未能應用相應的故障錄波軟件，不能夠對故障信息加以分析。在進行定值修改時，也只能是借助于設置在現場的一些按鈕加以實現，進行供電系統的整定過程中不僅整個工作較為繁瑣，同時又會消耗大量的時間，使得人工作業強度進一步增大。另外，常村煤礦所應用的供電系統保護裝置其通訊能力相對較差，井下供電系統保護裝置與井上監控裝置之間沒有有效的通訊，所以，無法實現“遙信”、“遙控”以及“遙測”等功能，需要人工對井下供電系統加以巡查，而且對于高爆開關進行操作過程中同樣需要借助于人工完成。

2常村煤礦供電系統越級跳閘問題具體原因

目前，在常村煤礦供電系統之中，存在的主要問題便是越級跳閘的問題，而出現越級跳閘問題的原因又較為復雜，所以，需要結合常村煤礦具體情況，針對發生越級跳閘問題的具體原因加以探究。常村煤礦現階段依舊采用的是速斷過流裝置，在上圖之中相應的方塊結構便為速斷過流裝置，因為不存在時間極差，使得其必須對于整條線路加以保護。其中705號供電線路之中所設置的速斷過流裝置具體保護區間為由705開關起始至1#變電所之中1號進線高爆開關區間對應供電線。2#變電所對應的2號高爆開關速斷過流裝置具體保護區間為2#變電所對應的2號負載饋線區間。若是2#變電所對應的2號高爆開關負載饋線和母線相接近部位出現短路問題，因為此高爆開關至1#變電所對應的2號高爆開關對應供電線長度為620m，兩者發生短路情況下所出現的電流值大小幾乎一致，如此便會使得速斷過流保護的具體定值不易進行整定，而且在發生短路問題情況下出現的電流值又相對大，會導致越級跳閘問題的出現，使得1#變電所對應的Ⅰ段母線以及2#變電所對應的Ⅰ段母線均會出現斷電現象。

3常村煤礦供電保護系統技術改造方案

3.1供電保護系統技術改造方案概述

此次所進行的供電保護系統技術改造其借助于點對點光纖局域網，確保供電系統實時運行信息能夠達到全站共享的目標，確保把不同采區之中變電所內的全部高爆開關對應模擬量和開關量等數據信息都集中于井上控制系統之中的測控設備上，這樣便能夠確保保護測控設備能夠實時地結合具體數據開展保護匹配工作[3]。把3端供電線路和多端供電線路所涉及區間看做是相對大節點，然后針對這一節點利用基爾霍夫定理加以判別，從而得出此區域內供電系統的平衡情況，最終通過判別結果得出發生故障問題的位置，保障出現饋線故障問題情況下聯絡線處于可靠狀態，不會出現動作，這樣便能夠防止發生越級跳閘的問題。所設計的供電保護系統改造方案如圖2所示。在所有開采區域內變電所的全部進線高開內側部位設置相應的保護裝置，確保線路之中電流數據、電壓數據以及開入量數據等數據均能夠達到數字化轉化的目標，然后借助于點對點光纖局域網絡將相應的數據信息輸送至設置在1#與2#變電所之中的光信號傳輸接口裝置之中，而且還可以收到設置于井上測控設備所發出的出口命令信息，確保實時地對開關裝置進行控制，保障開關能夠準確完成跳閘動作、合閘動作等。測控設備會依照所接收到的相應數據信息開展邏輯計算工作，然后借助于隔爆類型的光傳輸接口裝置將所作出的相應控制指令下發到各個保護裝置之中，確保對供電系統進行精準的保護。

3.2供電保護系統技術改造方案實施

此次針對常村煤礦供電保護系統進行技術改造是采用的全數字改造方案，在此技術改造方案之中，將作業面供電系統之中以及較易發生越級跳閘問題的6kV供電線路之中均設置上智能保護裝置，借助于光纖局域網把實時所收集到的數據信息傳輸到測控設備之中，在實現了全站數據信息實時共享目標前提下依照下列具體原則進行配置保護工作：（1）不同的變電所所對應聯絡線路之中均設置雙側差動保護裝置，同時設置上3端供電線路的差動保護裝置[4]；（2）不同的變電所所對應母線之中均設置上母線差動保護裝置；（3）不同的負荷供電線路之中均設置上對整個供電線路有保護作用的過流速斷保護裝置。依照常村煤礦目前供電系統實際情況。此次針對常村煤礦供電保護系統進行的改造確保了不同的保護裝置都設置有相對精準的動作控制范圍，在供電系統之中出現了相應的故障問題情況下，保護動作都可以依照最小斷電區域這一保護原則進行動作，而且能夠進行全數字化控制，確保對供電系統的保護更為靈活，能夠有效解決常村煤礦供電系統存在的越級跳閘故障問題。

4常村煤礦供電保護系統技術改造實際效果

此次針對常村煤礦供電保護系統進行技術改造，實現了數據信息全站實時共享的目標，而且所設計供電保護系統擁有相對強的錄波功能，所以，在發生保護動作情況下便能夠實現全站錄波操作，對于供電系統之中的電流值、電壓值以及開關量等數據加以全面記錄，可以將出現故障問題時相關信息完成橫向對比以及縱向對比，從而確保更加準確找到故障問題，給常村煤礦工作人員可以在最短時間之中將供電系統故障問題清除工作給予了非常大的支持，作業人員能夠借助于終端顯示裝置在井上控制室之中進行查看，對波形開展分析工作，同時也能夠將相應信息傳輸至調度室。在常村煤礦供電保護系統技術改造實際運行近兩年的時間內，從實際運行情況可以看出，所進行的供電保護系統技術改造運行非常穩定，相關設備所擁有的功能較為齊備，而且擁有相對強的擴展功能，便于作業人員進行日常巡檢以及維護，確保了對供電系統的保護擁有更為優良的選擇性以及迅速性，最大限度地避免了越級跳閘問題出現，可以達到常村煤礦作業面供電保護系統穩定運行的相關要求。

5結束語

煤礦井下作業環境相對而言較為復雜，供電系統在運行過程中也會受到很多外界因素的干擾，便極易導致供電系統出現故障問題。若是供電系統出現故障問題，將會嚴重影響到煤礦正常開采作業，還有可能導致井下瓦斯聚集，對于井下作業人員人身安全造成極大威脅。常村煤礦結合自身供電系統實際情況，通過建立防越級跳閘保護系統，對供電保護系統加以改造，在經過一年多的運行之后，經過改造后的供電保護系統運行穩定，日常維護作業較為簡便，能夠對供電系統進行有效保護，取得了良好的運行效果，值得其他煤礦推動應用。

參考文獻：

［1］王志文.煤礦井下低壓供電保護系統的技術改造［J］.機械管理開發，2018，33（04）：110-111.

［2］邱呂寶.井下供電安全的影響因素與保護技術分析［J］.內蒙古煤炭經濟，2018（06）：101.

［3］白曉東.淺析煤礦供電保護及其改進［J］.山東工業技術，2017（16）：58.

［4］黃曉偉.礦井供電系統安全保護系統設計［J］.煤炭與化工，2017，40（04）：100-102.

作者：劉峰 單位：同煤集團晉華宮礦