新型煤矿供电网防越级跳闸保护系统研究与应用_张文瑞

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。

科技风2017年12月水利电力D O I ：10.19392/j . c n k i . 1671-7341.201724145防越级跳闸技术在矿井供电系统中的研究及应用朱德江张鹏谭昆云平煤股份十二矿河南平顶山476000摘要:越级跳闸是我们在日常生产中经常遇到的矿井供电系统故障，矿井供电系统一旦发生越级跳闸，易引发大面积停电，造成设备停运，瓦斯积聚等一系列安全隐患。

对此，为有效预防矿井供电系统的越级跳闸故障，本文在阐述了越级跳闸主要动作 机理的基础上，提出了一些行之有效的防越级跳闸技术，并在矿井中得到了充分利用，有效解决了矿井供电系统越级跳闸问题，更 好的保障的矿井安全生产。

关键词！矿井;供电系统;越级跳闸；预防确保安全是进行一切生产活动的基础，对于煤矿开采这种 高危行业来说更是如此，而矿井生产离不开电能，因此，确保矿 井供电系统的安全可靠运行可以说是确保矿井安全生产的基 础。

在矿井供电系统中我们通常会采用6k V 或10k V 的电压等 级，单侧电源3-4级干线式供电网络进行供电。

供电线路短是矿井供电的一重大特点，这样供电线路两端 实际电流值通常差别不大，基于此当供电系统发生短路时，因 整条线路实际电流值大致相同，依据电流值大小来探寻故障点的具体位置便很难。

对此只能通过设定上级开关与下级开关 的具体动作延时时间来把故障线路的供电及时切断，而矿井又无法借助设定时限级差来让开关实现顺序跳闸，这样当供电系统出现短路故障时，便时常发生越级跳闸现象，这种现象时常会造成矿井大面积停电，以致矿井很多安全设备无法正常运行，如通风机，瓦斯检测监控设备等，易造成矿井瓦斯失控，给 矿井生产埋下重大安全隐患，因此我们必须重视研究矿井供电防越级跳闸技术。

1越级跳闸机理在日常生产中，我们所说的矿井供电系统越级跳闸主要 指，当供电系统发生故障后，负责该级供电线路的开关未及时 跳闸断电，而其上一级开关发生了跳闸动作。

发生越级跳闸的机理主要为：(1) 供电线路较短。

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。

煤矿供电系统防越级跳闸技术应用煤矿供电系统是保障煤矿生产的关键因素之一，而系统的可靠性和稳定性是确保供电系统安全运行的关键要素。

在煤矿供电系统中，若电力质量出现问题，会给煤矿生产带来严重影响，甚至引起煤矿事故。

在实际的生产环境中，煤矿供电系统中的越级跳闸问题时常出现，而越级跳闸的主要原因是传统的保护装置无法及时地响应电力故障，从而出现较大的安全隐患。

因此，针对煤矿供电系统防越级跳闸问题的研究已经成为当今电力系统防护领域中的热点问题。

一、应用微机保护系统微机保护系统是一种应用计算机技术、电子技术和通讯技术的现代化电力保护装置，其具有高精度、多功能和智能化的特点，能够满足煤矿供电系统中各种恶劣的电力环境条件，有效地保障煤矿供电系统的稳定性和可靠性。

一般而言，微机保护系统应用于供电系统中的各个电器设备中，并对电器设备进行整体控制。

微机保护系统采用先进的分布式控制方式，能够及时地发现故障、判断故障类型、跟踪故障区域和控制故障跳闸等等。

此外，微机保护系统还具有精密化的报警功能，当发生煤矿供电系统中的异常情况时，可以以最快的速度进行报警，以便采取及时有效的措施防止事故的发生。

二、应用智能型保护装置智能型保护装置是目前最先进的电力保护装置之一，其基于现代的计算机技术和通讯技术，可以实现对煤矿供电系统中各种电气设备进行更加精确和全面的监控和控制。

智能型保护装置不仅具有高度的集成度和可编程性，而且具备强大的实时处理能力和高速响应能力，可以迅速判断电力故障类型，并及时采取适当的措施进行处理，从而有效地防止事故的发生。

与微机保护系统相比，智能型保护装置具有更高的可靠性和精确性，且在实际的煤矿生产环境中稳定性更好。

此外，智能型保护装置还具有网络通讯功能，可以实现各个设备之间的参数通讯和数据共享，有利于提高设备之间的协同性和工作效率。

总的来说，煤矿供电系统防越级跳闸技术的应用对于提高煤矿供电系统的可靠性和稳定性具有非常重要的作用。

煤矿供电系统防越级跳闸技术的分析及应用结题报告一、研究背景与意义目前，中国已成为世界第一大能源生产国和消费国，其中煤炭消费量在全球煤炭消费总量中的比例超过50%，而在我国所占比重也高达64%，高居我国能源消费的榜首。

根据我国目前的能源国情，在相当长的时期内，能源供应都将保持以煤炭等一次能源为主的格局，煤炭生产仍然是我国国民经济的重要支柱产业，具有不可替代的地位。

矿井供电系统是矿井生产动力的来源，也是矿井安全和正常运行的保障和基础。

煤矿供电系统一旦发生停电事故，小则影响矿井的正常生产，烧毁电气设备，降低煤矿生产效益，大则因停电风机停止送风、水泵停止排水而导致出现瓦斯积聚、地下水上涨等危险情况，不仅严重威胁矿井工人的工作环境，还极易诱发火灾、瓦斯爆炸等极其严重的事故。

因此，矿井供电系统的可靠、安全运行对矿井的安全生产、矿井工作人员的人身保障有着非常重要的意义。

煤矿井下供电系统具有其自己的特点，是以单侧电源双（多）回辐射状电网的结构为主。

由于各级变电站之间的距离较近，矿井供电半径较短（以600~1500m的距离居多），且电缆线路阻抗较小（一般0.06~0.08Ω/km），这就造成了当发生短路故障时，其各级变电站短路电流值基本相同，各级电流保护难以整定级差；而煤矿电源进线电流保护为了满足继电保护系统速动性的要求，将保护时限的整定值设置的较小，也就因此使得井下各级供电线路的选择性无法保证。

因此当发生短路故障时，整条线路的多个开关都会检测到故障电流而无法判断是否发生在本区段，从而发生上级开关越级跳闸，导致一个采区停电甚至越级到地面变电所，造成整个井下供电瘫痪，给煤矿企业带来极大损失。

而另一方面，在故障发生后，由于越级跳闸引起多个开个跳闸，查找故障位置的难度也相对较大，因而煤矿也不能及时恢复供电，重新开始生产。

我国大部分煤矿为高瓦斯矿井，主通风机、局部通风机等重要的负荷直接关系到井下工作人员的安全，若无法在第一时间恢复运转，就极有可能发生瓦斯超限等事故，是煤矿安全生产的极大威胁。