煤矿供电系统防越级跳闸技术研究

新型煤矿供电网防越级跳闸保护系统研究与应用作者：张文瑞来源：《电子世界》2013年第04期1.引言煤矿供电网在出现短路故障时容易发生越级跳闸事故，导致井下大面积停电，引起瓦斯积聚，威胁矿井安全。

本文分析了矿井供电系统的特点以及越级跳闸事故的原因，在深入研究防越级跳闸工作原理及特性的基础上，设计了一种有效防止越级跳闸的保护自动化系统，解决了煤矿供电系统广泛存在的越级跳闸技术难题，能有效保障煤矿供电系统的可靠性和矿井的安全性。

煤矿井下开采作业，特别是高瓦斯矿井，都存在瓦斯潜在危机，而井下供电系统故障是导致瓦斯灾害的重要因素；而随着煤矿井下供电容量的不断增大，电网电压的不断升高以及供电距离的不断加长，人们对矿井供电系统的可靠性、安全性和连续性的要求越来越高，井下工作环境恶劣、负荷波动大、工况不稳定、瓦斯煤尘积聚、滴水冒顶等事故会使电气设备绝缘强度逐渐降低，同时由于操作人员维护不当或操作错误，输电线路的导线断裂等原因，经常会发生漏电及单相接地故障，矿用隔爆型高低压开关是煤矿井下高低压供电系统终端线路的主保护，它起到了保护高压电缆、变压器和电气设备的作用，是目前井下普遍使用的保护设备，但是各种高压保护装置本身具有一些缺点，由于数据的封闭性，导致“信息孤岛”的形成，因煤矿供电特点，使得下级支路发生短路故障时，末端的短路电流和始端的短路电流在大小上相差无几，导致上级速断保护启动，造成越级跳闸，甚至越过多级跳闸。

本文基于智能变电站思想，打破“信息孤岛”，构造“动态逻辑跳闸时间级差”的方法解决越级跳闸问题，实践证明具有很强的实用性和推广性。

3.越级跳闸原因分析3.1 保护定值整定方法不合理速断保护定值按躲过最大负荷电流整定，比按短路电流整定得到的值要小得多，发生短路后沿线保护均启动，跳闸取决于开关的机械特性。

3.2 短线路造成保护定值无法区分（1）短线路短路电流的变化平缓，始末端短路电流差值小，按躲过线路末端最大短路电流整定，一般保护灵敏度（2）电力系统规程建议在灵敏度小于1的情况下不适宜装设电流速断保护，但是煤炭规程规定井下必须装设速断保护，不准甩掉不用。

煤矿供电系统防越级跳闸技术应用研究摘要：随着煤矿的不断进步，在煤矿开采中复杂性、系统性强，作业大多在井下进行，安全隐患多。

如果控制不当，不仅会妨碍采矿作业的顺利进行，还会威胁到员工的生命财产安全。

而且，在新时期，煤炭开采虽然在一定程度上提高了开采效率和质量，但正在逐步向机械化方向发展；但由于地下条件复杂多样，阴暗潮湿，会对机械设备、电线电缆的稳定运行产生不利影响。

为避免煤矿开采过程中出现大面积停电等事故，煤矿企业应有针对性地采取措施解决系统越级跳闸供电问题，确保机械设备和电线电缆安全运行，为煤矿企业有序经营奠定基础。

关键词：煤矿供电；防越级跳闸技术；应用引言在煤矿供电网络中，馈电开关可能由于某些情况误动作跳开，分馈电开关动作跳开可能造成某工作面范围所有用电设备停用，影响煤炭生产，如果出现越级跳闸将导致停电范围扩大，引发电气设备损坏甚至人员伤亡事故。

煤矿井下防越级跳闸技术一直是国内外技术人员研究的热点，最初我国有部分煤矿采用电信号逻辑闭锁方式和分站集中控制方式，这两种方式分别存在实用性差以及控制主机要求高等问题。

随着相关技术的发展，有专家提出一种基于纵联差动保护原理的防越级跳闸方案，目前光纤纵差保护是地面电网应用广泛的线路保护技术，但其应用于矿井供电网络时存在保护区域单一、成本高的问题。

1防越级跳闸原理在煤矿供电系统进行监控期间，采用的解决方案就是与供电系统的日常情况相结合，通过相应的分析与研究得到的相应的方案。

煤矿作业期间，在中央变电区域，或者其采煤变电区域，如果因为保护煤矿中采用供电系统的安全性，出现了一些紧急情况。

或者在长久应用后，进行保护时，形成具有较强冲击电能的负荷现象，导致煤矿供电系统中驱动继电器可以正常运行，而驱动继电器除了具有单项输出点外，还有其他辅助输出节点。

在应用辅助节点时，要对煤矿供电系统中输出电缆进行应用，将电力系统合理的进入到中央变电区域，再并入进线侧保护设施，在间隔应用煤矿供电系统时，应加强对内部保护设施的重视，其对于确保煤矿供电系统运行的安全性来说意义重大。

—350—技术改造引言：煤矿井下的工作条件较为恶劣，使得工作人员在展开工作时很容易因为空间狭小或井下地质环境较差的原因而影响供电系统的正常运转。

另外有大量的变频器与软启动器等装置的应用，将会影响到系统谐振过电压，继而对设备的正常运行产生不良影响，甚至出现供电系统越级跳闸的故障现象。

因此，对供电系统的防越级跳闸相关技术进行深入分析具有极为重要的现实应用价值。

1 煤矿井下供电系统1.1电动合闸电路机械机构高爆开关：其以二次侧三相交流电压互感器为基础，将100V 电压在三相整流后即可形成稳定输出的135V 电压。

在这种情况下，若能够在合闸按钮与断路器的帮助下将直流电压接入直流电机上，储能完成后紧接做出合闸断路器的动作的整个流程耗费的时间在3秒左右，此时的断路器常闭接点具有自动化的将合闸电源切断的作用［1］；永磁机构：在二次侧三相交流电压互感器结构中的100V 电压将在接点的作用下接入到永磁机构断路器上，此时的电容器只要经过充电即可完成储能任务，并在此基础上释放出千瓦的脉冲电能。

而合闸动作只需要按下合闸按钮即可在磁力的作用下实现。

1.2保护动作分闸电路机械机构高爆开关：若继电保护装置有短路、过载或漏电现象出现，此时24V 直流电压将在接入到指定节点后，在脱钩器的作用下实现断路器的分闸目标；永磁机构：由于电路中接入微电脑，在其保护作用下出现任何动作（过载、短路或漏电），即可激活预先设定的保护程序，信号输入至断路器即可达到跳闸目的。

1.3电动分闸电路机械机构高爆开关：对地电压（二次三相交流电互感器）为59V ，在半波整流电路的条件下最终输出的直流电压为36.5V ，此时需要将电压接入到脱扣电磁铁上即可完成断路器的分闸动作［2］；永磁机构：分闸按钮在按动后，磁铁即可产生吸力，在传动机构的帮助下可传送至真空灭弧室的动触头上，按照输出信号的相关需求使其处于分闸状态。

2 煤矿井下用电系统越级跳闸原因分析2.1供电设备与防爆开关不配套之所以在煤矿井下选择供电系统的保护装置较为困难，主要原因在于供电系统在应用过程中有速断与保护无时限的需求，要求应在0.2s 内完成短路保护的相关动作。

煤矿井下供电系统越级跳闸原因及解决措施研究发表时间：2018-06-19T10:46:40.000Z 来源：《电力设备》2018年第4期作者：李文琪[导读] 摘要：文章分析煤矿井下供电系统出现越级跳闸问题的原因，针对这些问题提出相应的防止越级跳闸的措施，并以煤矿井下低压隔爆开关越级跳闸的原因和分析为例进行具体解决方法的介绍，供同行参考。

（神华神东煤炭集团有限责任公司寸草塔二矿掘锚一队内蒙古自治区鄂尔多斯市 017209）摘要：文章分析煤矿井下供电系统出现越级跳闸问题的原因，针对这些问题提出相应的防止越级跳闸的措施，并以煤矿井下低压隔爆开关越级跳闸的原因和分析为例进行具体解决方法的介绍，供同行参考。

关键词：煤矿；井下供电系统；越级跳闸1引言在煤矿井下的生产作业中，其供电系统不仅起到满足井下作业设备以及照明系统等用电负荷的用电要求，而且确保井下生产所需的监控系统和保护设备的正常作用，保证井下工作人员的生命安全。

但是由于煤矿井下供电系统较为复杂，且由于井下供电系统的运行环境较为恶劣，容易受到电气设备运行故障、设备调试不足以及运行维护不当等问题的影响，从而引发供电安全事故，不仅影响开采设备和照明等用电装置的正常运行，而且容易对电气设备造成破坏，缩短其使用寿命，增加其故障概率和维修费用，而且容易造成严重的人员伤亡事故，以及巨大的经济损失。

所以对煤矿井下供电系统采取必要的防止跳闸措施，加强对越级跳闸原因的分析，在发生越级跳闸时能快速反应和处理，确保供电系统的稳定性和安全性。

2煤矿井下供电越级跳闸原因分析2.1开关控制电源失效问题影响煤矿井下供电系统的可靠性，造成其出现越级跳闸的原因较为复杂，而且井下供电系统容易受到其运行环境的影响，在供电系统的运行中容易出现三相不平衡、电压不稳以及瞬间失压等问题，当出现以上问题时，就容易对供电系统中相应的保护系统或装置造成破坏，造成其控制开关出现故障等问题，因此造成分线路出现故障或短路等问题，导致供电保护系统或装置的电源开关无法继续正常工作，所以就会发生越级跳闸的故障。

煤矿供电系统防越级跳闸技术分析随着当前煤矿生产的机械化智能化发展，电力大幅度促进煤矿生产作业效率的提升。

煤矿开采公司通过应用先进的电力管理系统，以及配置供电系统，来加强对煤矿内部电力资源的管理。

通过应用防越级跳闸技术来减少电力系统给整个生产带来的影响，进而提高电力系统的稳定性，推动煤矿开采作业效率的提升。

标签：煤矿;供电系统;防越级跳闸煤矿公司通过应用智能化的电力系统来有效地解决越级跳闸的问题，根据实际的矿产生产要求，来合理地配置供电系统。

当发生电力异常情况下，智能化的电力系统可以及时地提醒电力管理人员来检修系统，并智能的分析故障的具体问题，进而保证煤矿生产的稳定性和安全性，将损失降到最低。

一、防越级跳闸的原因（一）保护装置异常通常情况下，煤炭供电系统中出现越级跳闸的问题，其原因有两种。

第一，煤矿公司内部的供电系统所使用的保护装置发生了故障，进而导致整个煤炭煤矿矿井内部供电系统中断或者保护装置发生错判，这是导致越级跳闸的一个重要原因。

第二，当煤矿工作人员开启供电系统的保护装置时，由于供电系统内部的保护装置与实际的煤矿设施设备用电有一定的偏差，这样就会容易造成电力供应系统运行异常。

因此，不能够满足煤矿生产作业的要求，进而造成煤矿生产设备不够稳定，以及降低煤矿生产设备的精度灵敏度，进而影响整体的煤矿作业效率。

（二）供电系统的电压不稳定煤矿矿井内部供电系统的电压不低，会经常导致越级跳闸问题，煤矿的生产需要大量的电力。

因而，对供电系统的稳定性要求较高，只有保证恒定的电压，才能够推动煤矿开采设备正常的运行。

因此，矿井所应用的供电系统以及供电设备必须符合国家的煤矿生产标准要求。

矿井内部所有的设备同时开启，会容易造成短时间供电系统的电压不稳定，进而造成越级跳闸的问题发生。

然而，供电系统的电压不稳定，是由多方面的影响。

例如，矿井内部电线的老化，机器设备的老化等问题，都会对实际的矿井产生严重的影响。

煤矿矿井内的变压器发生故障会造成煤矿开采设备产生异常的声响，因而，矿井的管理人员要加强对于变压器的维护和保养，尽量避免变压器出现问题[1]。

煤矿供电防越级跳闸技术研究摘要：矿井供电系统的安全可靠运行，是保证煤炭生产持续发展的重要基础。

如果矿山供电系统出现故障，则整个生产线将停止运转并停止正常工作。

这可能会对机电设备造成不可弥补的损害，还可能导致严重的安全事故以及人身伤害。

因此，对矿山供电系统进行深入分析对于提高运行可靠性非常必要。

本文就此展开了探究。

关键词：煤矿供电；防越级跳闸；跳闸技术1系统软件程序设计1.1处理器软件架构主程序的功能是监视整个系统并完成相关功能。

中断程序按照设定的周期间歇地将中断请求发送到主程序，通过该程序，可以实现具有较高实际要求的错误判断和保护功能。

通过在VxWorks平台上构建协处理器软件程序，VxWorks平台具有很高的可靠性，出色的硬件兼容性，内存管理和计时器功能，在行业中具有广泛的应用。

可以根据任务的优先级安排任务，而更高级别的任务会抢占并执行CPU资源以确保任务效率。

1.2保护与防越级跳闸功能实现流程防止超速跳闸操作通过分步闭锁完成，具体过程可以描述如下。

（1）当电源系统中发生短路故障时，保护设备会检测电路故障，打开闭锁元件，然后通过GOOSE通信网络将相应的故障信息传输到上级保护设备。

（2）如果在系统设置的时间范围内未从下级保护设备收到故障锁定消息，则跳闸结束。

等待系统设置的解锁时间到期，或者从子保护设备接收解锁信号，并在收到解锁信号后对其进行解锁。

相反，如果未收到解锁信号，则保护装置可以消除故障。

（3）发生保护动作后，应通过保护装置判断断路器的不合格。

当故障消除并且故障电流不再存在时，解锁信号被发送到上保护装置。

如果断路器拒绝操作，则信号也必须传送到上保护装置。

（4）在系统中设置时间阈值以防止长期保护阻塞问题。

如果无法在设置的时间阈值内有效消除故障问题，则系统将通过保护装置强制消除故障。

本文设计的防跳越跳闸系统已应用于矿山供电系统，具有良好的应用效果。

在一年的实际运行过程中，矿山供电系统不存在跳闸问题，有效地保证了矿山供电系统的可靠性。

煤矿供电系统防越级跳闸技术应用1. 引言1.1 煤矿供电系统防越级跳闸技术应用的背景煤矿是我国重要的能源资源之一，在煤矿生产过程中，供电系统的安全稳定至关重要。

由于煤矿地下环境复杂，存在诸多安全隐患，供电系统跳闸问题时有发生。

特别是在煤矿供电系统中，如果发生越级跳闸现象，将给生产带来严重的影响，甚至造成重大事故。

随着科技的不断进步，煤矿供电系统防越级跳闸技术得到了广泛关注和应用。

通过采用先进的监测设备和控制技术，可以实现对供电系统的实时监测和智能控制，及时发现并处理跳闸问题，有效防止越级跳闸事件的发生。

煤矿供电系统防越级跳闸技术的应用不仅提高了煤矿生产的安全性和稳定性，也提高了供电系统的运行效率和节能降耗水平。

煤矿供电系统防越级跳闸技术的研究与应用具有重要意义，对保障煤矿生产安全和提高生产效率具有重要意义。

1.2 研究目的研究目的是为了探讨煤矿供电系统防越级跳闸技术的应用价值和效果，以及为进一步提升煤矿供电系统的安全性和稳定性提供技术支持。

通过对煤矿供电系统防越级跳闸技术的原理和实施方案进行深入研究，可以为煤矿企业制定有效的防护措施和应急预案提供参考。

通过对煤矿供电系统防越级跳闸技术的应用案例和效果评估的分析，可以验证该技术在实际工程中的有效性，为煤矿企业选择合适的防护设备和方案提供依据。

最终，本研究旨在探讨煤矿供电系统防越级跳闸技术未来的发展方向，为煤矿企业在全面提升供电系统安全性和稳定性方面提供战略性建议。

2. 正文2.1 煤矿供电系统防越级跳闸技术原理煤矿供电系统防越级跳闸技术的原理是基于电力系统防跳闸技术的发展而来，其主要目的是防止煤矿供电系统在电力负荷发生突变时产生过载跳闸现象，从而保障煤矿生产的连续性和稳定性。

具体原理包括以下几个方面：煤矿供电系统防越级跳闸技术通过在电力设备中设置过流保护装置，当系统中存在过载电流时，该装置会对电路进行自动检测和判断，及时切断电路以避免设备损坏或发生事故。

289煤矿井下供电面积狭小，供电点之间距离较短，使得煤矿井下供电中速断过流保护定值难以整定、漏电保护困难，因而煤矿井下容易发生漏电短路等用电故障，由于煤矿的条件特殊，用电故障会对井下作业的工作人员人身安全造成重大威胁。

供电为体重，最为严重和难以解决的就是“越级跳闸”问题，超级跳闸事故一旦发生整个矿山的电力系统瘫痪，严重影响着矿山的经济效益。

本文通过对越级跳闸进行研究分析，给出了三位一体供电防越级跳闸监控系统，有效的解决了超级跳闸事故[1]。

1 矿井防越级跳闸系统原理煤矿的供电系统一旦发生多级开关跳闸的问题，就会出现矿山大面积停电现象，这不仅影响着矿上的经济效益，同时大面积的停电现象严重威胁着矿山工作人员的人身安全。

所以为了尽可能的解决此类问题，研究人员将研究的方向逐步朝着避免越级跳闸的方向转化。

产生越级跳闸的原因较多，但主要是由于线路较短、电路的阻抗值较小、电磁及谐波的干扰较大、整定的方式不合理、电路漏电保护性能差等。

所以在现如今的解决方案中，主要为：纵联差动保护，其原理是将电路两侧的保护装置进行纵向连接，当发生线路的短接时，系统可以快速比较两侧的相位及电流大小，迅速完成故障位置的确定，然后做出近故障区的跳闸，达成故障区域隔离，防止出现越级跳闸现象。

此方法的优点是现有的理论较为成熟，方法的使用效果不错，只需要在电路系统中安装相应的保护装置就可以达到相应的保护效果。

但此方法最大的问题为线路母线的故障无法得到有效的排除，且发生纵向漏电时无法锁定及保护线路；第二种方法为通信级联闭锁方法，此方案主要是利用差动保护装置及网络闭锁相结合对越级跳闸进行保护，当线路发生短路现象后，短路位置的下降从站由于检测不到故障信号，所以会差动启动，保护装置的延时差动时间约为10~50ms，且向上级主站传输闭锁信号[2]。

当保护装置在一定的时间内并没有接到下级发出的闭锁信号时，自动解除闭锁，在本级及时的进行合闸。

这种方案的优点是保护装置与通信装置的统一结合有效的保证了系统的安全性与可靠性。

煤矿供电系统防越级跳闸技术研究煤矿供电系统是煤矿生产的重要保障，其稳定可靠性直接关系到整个矿区的生产安全和正常运行。

煤矿供电系统在面对外部负荷冲击时，往往会产生越级跳闸的问题，严重影响了煤矿生产的连续性和稳定性。

煤矿供电系统防越级跳闸技术的研究变得十分重要。

一、背景介绍煤矿作为重要的能源资源产地，供电系统的稳定运行对于煤矿的生产至关重要。

当前煤矿供电系统在面对外部负荷冲击时，容易出现越级跳闸的情况，导致煤矿生产受到严重影响。

越级跳闸是指在供电系统中，当某一级保护设备动作后，未受到刀闸的打开作用，而在高级保护设备发生故障或错动时，低级保护设备将被迫动作，造成整个供电系统中断的现象。

这种情况给煤矿的生产和安全带来了巨大的隐患。

二、越级跳闸原因分析1. 外界负荷冲击：在煤矿生产过程中，设备启动、停机等操作都会对供电系统产生负荷冲击，这种负荷冲击可能会引起供电系统的越级跳闸。

2. 保护设备设置不合理：供电系统中的保护设备设置不合理也是导致越级跳闸的一个原因，当某一级保护设备动作后，未受到及时的补偿保护，就容易导致越级跳闸。

3. 保护设备故障：供电系统中的保护设备如过流保护、短路保护等存在故障或者错动的情况，也容易导致越级跳闸。

4. 人为操作失误：煤矿供电系统的操作人员在操作过程中，如果操作失误也可能引起越级跳闸。

以上几个原因都是导致煤矿供电系统越级跳闸的主要原因，为了解决这一问题，需要对防越级跳闸技术进行深入研究。

三、防越级跳闸技术研究1. 增加保护设备的灵敏度：在供电系统中增加保护设备的灵敏度，可以有效地提高系统的安全性，减少越级跳闸的发生。

2. 合理设置保护设备的动作逻辑：对于供电系统中的保护设备，合理设置其动作逻辑，可以避免由于低级保护设备的过度动作而引起越级跳闸的问题。

3. 完善人机界面系统：通过完善供电系统的人机界面系统，可以提高操作人员对供电系统运行状态的了解，并及时发现和解决潜在的越级跳闸风险。