煤矿供电保护系统技术改造方案

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摘要：目前，常村煤矿供电保护系统存在着定值整定困难以及越级跳闸等问题，这些问题的存在对于供电系统的可靠运行会带来极为不利影响。从常村煤矿目前供电保护系统实际问题出发，分析了常村煤矿供电系统越级跳闸问题具体原因，并且设计了常村煤矿供电保护系统技术改造方案，从实际运行情况来看，常村煤矿供电保护系统经过技术改造之后运行稳定，最大限度地防止了越级跳闸问题出现，值得进一步推广应用。

关键词：煤矿；供电保护系统；越级跳闸；技术改造

1常村煤矿供电系统问题分析

最近几年时间，常村煤矿在开采过程中所使用的机械设备数量越来越多，开采作业的机械化水平逐步得以提升，而且井下开采作业面也逐步的扩大，使得供电系统也随着煤矿开采的不断深入而一直延伸[1]。另外，由于常村煤矿井下作业条件具有一定特殊性，使得供电系统面临着一定的安全问题。

1.1供电系统中越级跳闸问题严重

在常村煤矿之中，作业面所采用的保护装置为速断过流保护装置，因为煤矿作业面所面临的环境相对较为复杂，同时作业面设备在供电过程中所涉及距离相对长，设置有3端线路，不存在相应的时间极差，供电系统之中供电线路的具体保护定值无法准确加以确定，未能设置最小的保护区间。而且，由于煤矿开采过程中不同级别的采区之间所设置变电站存在级联问题，因此，仅仅借助于设置时间极差这一方法针对不同供电线路加以整定基本无法实现，在供电系统之中，在出现短路问题情况下便经常发生越级保护问题，使得作业面出现了较大范围停电现象，对于作业的安全性影响极大[2]。

1.2漏电保护不能够进行有效比较使得误动作频出

常村煤矿所采用的漏电保护装置其自身所拥有抗电磁干扰性能相对差，进行数据信息的传输以及数据信息处理对应速度均相对慢，不同的支路之中零序电流唯有结合其具体状况加以辨别，不能够确保将不同的支路和其上级支路加以对比分析。若是发生接地问题亦或是漏电问题情况下，因为常村煤矿所采用的保护装置不具备集中选线这一功能，使得非故障供电线路存在误拉闸问题，而在进行供电恢复过程中则需要消耗相对长的时间。

1.3供电系统保护装置功能不够齐全

目前常村煤矿所应用到的供电系统保护装置对应功能不够齐全，无法很好地达到供电系统实际运行需求。常村煤矿所应用的保护装置仅仅可以针对线路之中存在的故障信息加以记录，但是未能应用相应的故障录波软件，不能够对故障信息加以分析。在进行定值修改时，也只能是借助于设置在现场的一些按钮加以实现，进行供电系统的整定过程中不仅整个工作较为繁琐，同时又会消耗大量的时间，使得人工作业强度进一步增大。另外，常村煤矿所应用的供电系统保护装置其通讯能力相对较差，井下供电系统保护装置与井上监控装置之间没有有效的通讯，所以，无法实现“遥信”、“遥控”以及“遥测”等功能，需要人工对井下供电系统加以巡查，而且对于高爆开关进行操作过程中同样需要借助于人工完成。

2常村煤矿供电系统越级跳闸问题具体原因

目前，在常村煤矿供电系统之中，存在的主要问题便是越级跳闸的问题，而出现越级跳闸问题的原因又较为复杂，所以，需要结合常村煤矿具体情况，针对发生越级跳闸问题的具体原因加以探究。常村煤矿现阶段依旧采用的是速断过流装置，在上图之中相应的方块结构便为速断过流装置，因为不存在时间极差，使得其必须对于整条线路加以保护。其中705号供电线路之中所设置的速断过流装置具体保护区间为由705开关起始至1#变电所之中1号进线高爆开关区间对应供电线。2#变电所对应的2号高爆开关速断过流装置具体保护区间为2#变电所对应的2号负载馈线区间。若是2#变电所对应的2号高爆开关负载馈线和母线相接近部位出现短路问题，因为此高爆开关至1#变电所对应的2号高爆开关对应供电线长度为620m，两者发生短路情况下所出现的电流值大小几乎一致，如此便会使得速断过流保护的具体定值不易进行整定，而且在发生短路问题情况下出现的电流值又相对大，会导致越级跳闸问题的出现，使得1#变电所对应的Ⅰ段母线以及2#变电所对应的Ⅰ段母线均会出现断电现象。

3常村煤矿供电保护系统技术改造方案

3.1供电保护系统技术改造方案概述

此次所进行的供电保护系统技术改造其借助于点对点光纤局域网，确保供电系统实时运行信息能够达到全站共享的目标，确保把不同采区之中变电所内的全部高爆开关对应模拟量和开关量等数据信息都集中于井上控制系统之中的测控设备上，这样便能够确保保护测控设备能够实时地结合具体数据开展保护匹配工作[3]。把3端供电线路和多端供电线路所涉及区间看做是相对大节点，然后针对这一节点利用基尔霍夫定理加以判别，从而得出此区域内供电系统的平衡情况，最终通过判别结果得出发生故障问题的位置，保障出现馈线故障问题情况下联络线处于可靠状态，不会出现动作，这样便能够防止发生越级跳闸的问题。所设计的供电保护系统改造方案如图2所示。在所有开采区域内变电所的全部进线高开内侧部位设置相应的保护装置，确保线路之中电流数据、电压数据以及开入量数据等数据均能够达到数字化转化的目标，然后借助于点对点光纤局域网络将相应的数据信息输送至设置在1#与2#变电所之中的光信号传输接口装置之中，而且还可以收到设置于井上测控设备所发出的出口命令信息，确保实时地对开关装置进行控制，保障开关能够准确完成跳闸动作、合闸动作等。测控设备会依照所接收到的相应数据信息开展逻辑计算工作，然后借助于隔爆类型的光传输接口装置将所作出的相应控制指令下发到各个保护装置之中，确保对供电系统进行精准的保护。

3.2供电保护系统技术改造方案实施

此次针对常村煤矿供电保护系统进行技术改造是采用的全数字改造方案，在此技术改造方案之中，将作业面供电系统之中以及较易发生越级跳闸问题的6kV供电线路之中均设置上智能保护装置，借助于光纤局域网把实时所收集到的数据信息传输到测控设备之中，在实现了全站数据信息实时共享目标前提下依照下列具体原则进行配置保护工作：（1）不同的变电所所对应联络线路之中均设置双侧差动保护装置，同时设置上3端供电线路的差动保护装置[4]；（2）不同的变电所所对应母线之中均设置上母线差动保护装置；（3）不同的负荷供电线路之中均设置上对整个供电线路有保护作用的过流速断保护装置。依照常村煤矿目前供电系统实际情况。此次针对常村煤矿供电保护系统进行的改造确保了不同的保护装置都设置有相对精准的动作控制范围，在供电系统之中出现了相应的故障问题情况下，保护动作都可以依照最小断电区域这一保护原则进行动作，而且能够进行全数字化控制，确保对供电系统的保护更为灵活，能够有效解决常村煤矿供电系统存在的越级跳闸故障问题。

4常村煤矿供电保护系统技术改造实际效果

此次针对常村煤矿供电保护系统进行技术改造，实现了数据信息全站实时共享的目标，而且所设计供电保护系统拥有相对强的录波功能，所以，在发生保护动作情况下便能够实现全站录波操作，对于供电系统之中的电流值、电压值以及开关量等数据加以全面记录，可以将出现故障问题时相关信息完成横向对比以及纵向对比，从而确保更加准确找到故障问题，给常村煤矿工作人员可以在最短时间之中将供电系统故障问题清除工作给予了非常大的支持，作业人员能够借助于终端显示装置在井上控制室之中进行查看，对波形开展分析工作，同时也能够将相应信息传输至调度室。在常村煤矿供电保护系统技术改造实际运行近两年的时间内，从实际运行情况可以看出，所进行的供电保护系统技术改造运行非常稳定，相关设备所拥有的功能较为齐备，而且拥有相对强的扩展功能，便于作业人员进行日常巡检以及维护，确保了对供电系统的保护拥有更为优良的选择性以及迅速性，最大限度地避免了越级跳闸问题出现，可以达到常村煤矿作业面供电保护系统稳定运行的相关要求。

5结束语

煤矿井下作业环境相对而言较为复杂，供电系统在运行过程中也会受到很多外界因素的干扰，便极易导致供电系统出现故障问题。若是供电系统出现故障问题，将会严重影响到煤矿正常开采作业，还有可能导致井下瓦斯聚集，对于井下作业人员人身安全造成极大威胁。常村煤矿结合自身供电系统实际情况，通过建立防越级跳闸保护系统，对供电保护系统加以改造，在经过一年多的运行之后，经过改造后的供电保护系统运行稳定，日常维护作业较为简便，能够对供电系统进行有效保护，取得了良好的运行效果，值得其他煤矿推动应用。

参考文献：

［1］王志文.煤矿井下低压供电保护系统的技术改造［J］.机械管理开发，2018，33（04）：110-111.

［2］邱吕宝.井下供电安全的影响因素与保护技术分析［J］.内蒙古煤炭经济，2018（06）：101.

［3］白晓东.浅析煤矿供电保护及其改进［J］.山东工业技术，2017（16）：58.

［4］黄晓伟.矿井供电系统安全保护系统设计［J］.煤炭与化工，2017，40（04）：100-102.

作者：刘峰 单位：同煤集团晋华宫矿