防越级跳闸系统配置说明(34-74)
煤矿井下防越级跳闸保护系统解析
煤矿井下防越级跳闸保护系统解析摘要：井下防“越级跳闸”系统采用光纤差动保护和智能零时限电流保护技术实现。
具有优异的抗干扰性能、强大的主站监控功能等特点，实现了井下电力系统的实时监控和“防越级保护”，保证了井下供电平稳可靠的运行。
关键词：电力监控越级跳闸差动保护零时限电流保护项目的必要性矿井电网目前存在的主要问题矿井电网的保护“越级跳闸”问题，造成供电系统大面积停电目前我国煤炭企业电网普遍存在多级辐射状的供电模式，其特点为：一方面由于延伸级数较多，上级电网给定的配合时限越来越短，以致终端用户的保护时限无法配合；另一方面由于供电系统容量增大、供电线路短，不同级的系统短路电流很接近，以致各级保护的电流定值无法配合，因此，无奈之际只能牺牲选择性而保证快速性，致使矿井电网继电保护普遍存在“越级跳闸”问题，当系统出现短路故障时由于无选择性配合，造成井下供电系统大面积停电，引发停电停风事故，严重影响煤炭安全生产。
矿井电网漏电保护的可靠性问题，影响供电可靠性我国3～35kV矿井电网多采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式，这种小电流接地系统漏电保护（接地保护）的可靠性问题一直是困扰煤矿供电安全的技术难题。
过去当系统发生单相接地故障时，只能采用逐线路拉闸停电的办法判断故障线路，影响供电可靠性，后来国内外研究了众多的漏电（接地）故障选线技术，这些技术中的某些方法在中性点不接地系统或采用集中的接地选线装置中应用效果尚好、有些方法在实际应用中可靠性极差，在单装置中实现可靠的漏电保护功能则更加困难，特别是在中性点经消弧线圈接地系统，由于受补偿方式（过补偿、欠补偿和谐振补偿）、消弧线圈脱谐度等因素的影响，造成漏电保护功能不可靠，影响矿井电网的供电可靠性。
项目实施的必要性以上问题已成为制约煤炭安全生产的技术难题，解决这些难题、提高矿井电网的可靠性已势在必行。
传统的电流保护技术采用定值与时限配合的原则实现保护选择性，鉴于上述分析的原因，这种配合原则已无法从原理上解决煤矿电网的保护选择性问题；随着矿井供电容量的增大，越来越多的矿井电网采用消弧线圈接地方式，而现场的许多保护装置仍采用功率方向型原理的漏电保护技术，当系统发生接地故障时，则势必造成系统“误动”现象频繁。
煤矿供电防越级跳闸保护系统应用
煤矿供电防越级跳闸保护系统应用【摘要】与目前煤矿供电网络常用的三种防越级跳闸技术方式相比，基于纵联差动保护的防越级跳闸技术，是一种相对成熟且操作简单的技术方式。
特点在于，这项技术可根据不同煤矿的生产规模、生产能力、生产水平，做出适当调整。
在发生煤矿供电网故障时，第一时间排除故障，保障了煤矿供电系统的安全性、稳定性，为企业安全生产、有序管理提供了有力的保障，具有显著的经济效益和社会效益。
【关键词】煤矿；供电；防越级跳闸；保护应用1. 导言本文了分析了煤矿井下供电广泛存在的“越级跳闸”问题和防越级跳闸保护系统；介绍防越级跳闸保护系统主要构成部分及其所具有的独特优势，并结合某煤矿井下供电系统的实际情况进行了该煤矿供电防越级跳闸保护系统的方案设计，能够有效地避免越级跳闸的发生。
2. 原因分析矿井电网存在“越级跳闸”的原因煤矿井下巷道狭窄，空气潮湿，在此环境下使用的电器设备、供电电缆和电缆接头容易发生漏电和短路事故。
目前，我国煤炭企业电网多为多级辐射状的供电模式，其特点为供电线路短，延伸级数多，不同级别的短路电流很接近，一旦线路某处短路，短路电流可达数千安到上万安，短路点上面的各级开关都满足电流速断保护跳闸条件，当上级开关跳闸灵敏度高时上级开关跳闸，造成越级跳闸，甚至会直接造成地面变电站开关越级跳闸，特别是35 k V系统，造成全矿井停电的恶性事故，甚至会出现主扇停风事故。
传统的三段式过电流保护无法兼顾保护动作快速性和选择性的要求，当井下供电系统发生故障时，普遍存在“越级跳闸”现象，造成恢复供电时间延长，直接影响井下的安全生产。
在煤矿供电电网中，造成越级跳闸的主要原因主要有以下几种：1）短路保护难以整定。
井下供电线路短、多级变电所级联导致拓扑结构复杂，短线路零秒的速断保护无保护区，在线路末端发生短路故障时，其上级开关及上几级开关感受的短路电流几乎差不多，各级开关的零秒速断保护无选择性跳闸而造成越级跳闸；井下供电系统没有时间级差，过流保护整定困难，在发生短路故障时，极易出现越级跳闸的情况。
煤矿供电系统的防越级跳闸保护系统的设计
1002023年3月下 第06期 总第402期油气、地矿、电力设备管理与技术China Science & Technology Overview0.引言煤矿供电系统在整个煤矿开采过程中具有重要作用，是整个煤矿运营的主要能源。
特别在信息化时代背景下，煤矿井下受到巷道延伸长度限制，经常在相同水平面上设置各种多级供电所，让每级变电所线路分级呈现逐渐增加趋势，导致线路长度不断降低，给供电电缆线路阻抗能力带来不同程度的影响。
从目前煤矿供电系统实际情况来看，一旦其出现短路故障时，不同线路的短路电流没有明显变化，继电器保护装置无法准确判断短路故障点，无形中提高保护整定难度系数，造成线路出现越级跳闸、开关误动作等问题，甚至会进一步拓展井下的停电范围，给煤矿生产安全性、开采效率带来严重影响，甚至出现严重的煤矿安全事故。
因此，本文针对煤矿供电系统出现的短路故障问题，如越级跳闸现象、开关误动作等，设计出多样化防越级跳闸保护装置，探究保护装置日常运行原理，制定出保护装置的硬件框图和控制器主程序流程框图，并进行开关量输入单元、微控制器选型、CAN 总线通信单元、线路电参数采集单元等环节的设计工作，从而规范保护装置的程序设计方法[1]。
1.诱发煤矿供电系统出现越级跳闸的主要因素1.1短路保护整定难度提升由于井下煤矿供电系统具有较强的复杂性，在线路零秒速断线路中并未设置保护区域，一旦出现线路故障，相关的开关无法准确掌握线路电路出现的变化，导致开关零秒速断保护器出现大量跳闸现象，无形中给越级跳闸创造有利条件。
主变事故跳闸会对供电的性能产生非常巨大的影响，甚至会导致对外限电的现象，为了能够有效控制变压器，对调度做出以下规定，在变压器保护动作跳闸时，在没有完全弄清楚原因的前提下，不能对其进行送电。
在正常情况下，井下供电系统过流保护整体存在较强困难，只要产生短路故障，就立刻会出现越级跳闸问题，且煤矿收稿日期：2022-09-28作者简介：邢西锋（1985—），男，陕西凤翔人，本科，工程师，研究方向：采矿工程、安全及自动化。
防止短路引起越级跳闸装置
防止短路引起越级跳闸装置说明书电光防爆电器有限公司一．使用设备1.高压智能综合保护器高压智能综合保护器是高爆开关中的关键设备，它控制高爆开关对电路进行短路、过载、过压、欠压（失压）、漏电、断相、三相不平衡等各种保护。
2.短路电流采集模块安装在高爆开关内，从高爆开关电流互感器采集电流信号与设定的短路电流数据比较，判断电路是否短路，短路时输出短路信号和闭锁信号，短路电流撤消后短路信号和闭锁信号自动解除。
输入电压：100V；最大输入电流：75A；短路电流设定范围：0~9999A，1A一步；输出信号：DC24V；响应时间：小于20ms3.短路闭锁控制器变电所每一段母线对应安装一个（16个开关以下）或多个（每16个开关一个）短路闭锁控制器。
短路闭锁控制器接受短路电流采集模块输出的短路信号，通过内部处理，输出短路闭锁信号，闭锁总开短路速断功能。
电源电压：127V；输入信号：16路；输出信号：1路；电压24V；响应时间：小于10ms二．使用说明1.在变电所的每个高爆开关内安装一块短路电流采集模块，从高爆开关的电流互感器采集短路电流信号，用专用线输出。
变电所每段母线上设一台短路闭锁控制器，各个分开关的短路电流信号分别送入所在母线的短路闭锁控制器，控制器的输出信号进入本母线供电总开的智能综合保护器。
2.总开下接母线短路闭锁控制器闭锁信号闭锁总开的速断保护功能，防止越级跳闸；总开的定时限过流保护作为下级分开关的后备保护。
当任一分开关下电缆短路时，其短路电流采集模块输出短路信号，相应短路闭锁控制器输出闭锁信号，在总开保护器自身的定时限过流保护延时到时前闭锁总开跳闸线圈，使之不能跳闸。
同时此级总开的短路电流采集模块向上一级变电所这一回路的控制开关发出闭锁信号，闭锁上一级控制开关。
若下接线路短路的分开因故障拒动，不能跳闸，本级总开在保护器自身的定时限过流延时到时后跳闸，作为分开的后备保护。
3.下级开关下接线路短路时，开关的短路闭锁信号闭锁上一级开关的速断保护；上级开关的定时限过流保护作为下级开关的后备保护。
防越级跳闸系统
分布式智能速断防越级跳闸系统建设技术方案书上海山源分布式智能速断防越级跳闸系统上海山源电子电气科技发展有限公司目录一、煤矿井下供电现状 (3)二、常见越级跳闸解决方案利弊分析 (3)1.电流速断延时法 (3)（1)实现原理 (3)（2)缺点分析 (4)2.地面集中保护法 (4)（1)实现原理 (4)（2)缺点分析 (5)3.导引线（数字式）纵差法 (5)（1)点对点的导引线纵差保护： (5)（2)点对点的数字纵差保护 (5)（3)缺点 (5)4.结论 (6)三、上海山源分布式智能速断防越级跳闸系统 (6)四、项目实施后效果 (6)五、分布式智能速断防越级系统系统主要优点 (7)六、分布式智能速断防越级系统系统主要性能指标 (8)七、所选产品 (8)1.KJ360矿用电力监控系统 (8)2.KJ360-F矿用隔爆兼本安型电力监控分站 (8)3.ZBT-11C高开综合保护器 (8)4.KJJ156矿用本安型网络交换机 (8)5.KDW660/12B隔爆电源 (8)一、煤矿井下供电现状电力是煤矿生产的唯一能源，电力系统的安全性和运行状态直接影响着煤矿的生产和安全。
煤矿井下巷道狭窄，空气潮湿，在此环境下使用的电器设备、供电电缆和电缆接头容易发生漏电和短路事故；采掘面地质情况复杂，负载变化大，易造成电器设备过流发热，使线路绝缘破坏，造成短路烧毁线路和电机；采掘设备移动工作，供电线路在反复的拖拽中易发生绝缘破坏、短路等事故。
造成井下供电线路短路事故的原因复杂多样，井下供电线路短路事故难以避免。
同时，煤矿井下电缆容量选择往往偏大；再加井下供电距离短，同一变电所总开关和分开关间电缆一般只有几米，上级变电所与下级变电所之间的距离也只有数百米到几千米，采用铜电缆，电缆的电阻很小，按电流整定无法满足保护的选择性。
一但线路某处短路，短路电流可达数千安到上万安，短路点上面的各级开关都满足电流速断保护跳闸条件，各级开关都启动电流速断跳闸程序，当上级开关跳闸灵敏度高时上级开关跳闸，造成越级跳闸。
浅析煤矿防越级跳闸系统
化 的 矿 井生 产 理 念 。
保护性功 能。为了弥补这一不足 ，越级跳闸 系 状 况，简化 系统 的管理 过程 ，提 高运行效率。
统采用 Ｉ Ｅ Ｃ１ ５ ８ ８的 ＧＯＯＳ Ｅ技术 不仅实现 了对 随着 科学 信息 技术 的快 速 发展 ，为 了保 采用煤矿 井下电网综合 自动化方 案。从 而，解 测控设 备快 速信息交换线路的保护 ，同时 ，也 护 、监视、控制井下供 电系统 ，越级跳 闸系统 会通过 下级 变电站的保护功能或馈出线保护功
Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ・ 电力电子
浅析 煤矿 防越级跳闸系统
文／ 孟 建
越级跳闸系统准确的判断线路故 障位置 ，本 装 在 矿 井供 电 系统 中，经常 会 出现短 路和 单相 接地 故 障，产 生 越 级 跳 闸 ，造 成 大 面 积 停 电 ，严 重影 响矿 井安全 生产和人身安全 。 建设 可 靠、稳 定 的防越 级跳 闸供 电系统是 煤矿 建设 中关键要 素之 本文 就越 级跳 闸问题展 开研 究和 分析 。首 先分析 了防越 级跳 闸的原理 ，进 而对跳 闸解 决方案
中 国矿 业 大学 出版 社 ， ２ ０ １ ２ ．
【 ３ 】 陈奎 ， 张丽 ， 孙 常青 ． 煤 矿 高压 防爆 开
关 综 合 保 护 新 技 术 … ．电 力 系统 控 制 与
２彻底解决越级跳闸方案
目前 ，地面 中心 变 电站 采用 的出 线速 断 起到保护系统和设备的作用 ，但不足 的是 由于
煤矿 智能 供 电一体 化监 控 系统在 实现 提
高供 电可靠性的 同时，在 实现电力监控的基础 上结合实际情况开 发了大量 的实 用化 功能 ，如
煤矿井下供电监控及防越级跳闸系统的设计
煤矿井下供电监控及防越级跳闸系统的设计煤矿井下电力系统对于煤矿井下的生产起着十分重要的作用，因为井下生产的每一个环节都需要相应的电力支持，而煤矿井下生产环境复杂，尤其是电力线路和电气设备易受到灰尘、潮气、振动及机械损坏等各种因素的影响，因此井下电力运行的可靠性和安全性非常重要。
为了确保煤矿井下电力系统的稳定运行，必须采取一系列有效的监控和保护措施，本文将介绍针对煤矿井下电力系统的供电监控及防越级跳闸系统的设计。
一、系统架构本系统主要分为三个部分：数据采集、数据处理及控制执行。
1.数据采集数据采集部分主要负责采集井下电力系统中的数据，这些数据主要包括电流、电压、功率、温度、湿度、气压等参数，数据采集部分需要安装在井下变电站及配电站，通过硬件采集线路采集传感器中的电气信号输出，并将采集到的数据上传到数据处理部分。
2.数据处理数据处理部分主要负责处理采集到的数据，并根据预先确定的算法进行分析和处理，判断井下电力系统是否存在过载、短路等安全隐患，如果系统运行参数超过一定范围，则数据处理部分将发出相应的告警信号。
同时，系统还设置了备份上传通道，当主上传通道发生问题时，自动切换到备份上传通道。
3.控制执行控制执行部分主要采用电气控制技术，与井下配电站和变电站系统相连接，当系统出现安全隐患时，控制执行部分将根据预设的算法，自动完成电气保护动作，如启动断路器、跳闸等。
二、系统功能及实现1.功率监视系统通过采集信号来监视整个电网的功率参数，通过对功率参数的分析可以自动诊断井下电气设备的状况并实现对电网的高效管理。
2.电力能耗管理系统在采集井下电力系统的功率参数的同时还可以进行对电力能耗的管理，为采用智能节能控制做出指导。
3.越级保护系统设置防越级保护装置，当发生负荷过大或电流短路等情况时，系统自动采取相应的措施进行保护，切断电路以避免出现电气故障。
4.远程应急控制本系统支持远程控制，当井下发生意外情况时，现场工作人员可以远程控制系统来完成相关的操作，减轻工作人员的工作负担。
如何避免断路器“越级跳闸”
如何避免断路器“越级跳闸”我们数据中心一机房发生整列一路供电中断，PDU上级的分路交流开关没跳闸，列头柜总开关K1跳闸了（下文统一用K1表示）。
检查线路无故障后，K1合闸，恢复正常。
四天后，该现象再次发生。
这是怎么回事呢？哦，这种现象叫断路器的“越级跳闸”。
你有没有检查过K1是否存在故障、核对K1上下级的整定值？初步判断是K1本身发生了故障，准备更换K1，但断路器的整定值我一直没太明白，给我讲讲呗！那就从基础知识说吧！←断路器作用：切断和接通负荷电路，以及在短路电流对导体及其连接件造成危害前，切断故障线路。
简单来说：是用来通电、断电的装置，并能切断故障。
列头柜断路器常见操作位置：合闸位置、分闸位置、TEST位置Tips：如果故障时操作机构停留在TEST位置，如需合闸，须先调到分闸位置进行复位后才能进行合闸。
简单来说：Icu是断路器能作出保护动作前所承受的最大故障电流。
额定短路极限分断能力Icu和额定运行短路极限分断能力Ics（目前很多断路器能做到Icu=Ics）它们所代表的意义：假如某断路器的短路极限分断能力Icu=36KA，那么当线路中发生小于等于36KA的故障电流，断路器可以安全切断电路，如果当线路中发生大于36KA的故障电流，断路器的触头熔接、甚至发生爆炸等事故，这样断路器就已经失去了应有的作用，且不能再使用。
三段保护、整定、级间保护三段保护→简单来说：L保护、S保护、I保护。
·过载长延时保护L：过负荷故障保护,反时限特性（后文拓展介绍），可设置电流值、延时时间值。
·短路短延时保护S：短路故障保护,须配合上下级设置整定值，可设置电流值、延时时间值。
·短路瞬时保护I：短路故障主保护，瞬时动作，可设置电流值。
整定简单来说就是对L保护、S保护、I保护设定的电流值、延时时间。
整定的目的：断路器从故障电流产生（故障点）到被分断这一段时间内电流所产生的热效应会加载在上游的各级断路器上，而断路器保护的正常逻辑是最近一个断路器能量达到分断临界点时，上级断路器能量尚处于一个可以接受的范围。
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煤矿6KV供电防越级跳闸数字化保护系统配置说明（34个保护器）
一．只改进线，以某煤矿为例，改造所有井下进出线开关，换上我们的智能保护器，一次
图如下：
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某煤矿防越级跳闸系统配置表（34个保护器）
煤矿6KV供电防越级跳闸数字化保护系统配置说明（74个保护器）
二．以某煤矿为例，改造所有井下进出线开关，改造采区1#变电所所有负荷线共20条，改
造采区2#变电所所有负荷线共20条，其它采区暂不改造,换上我们的智能保护器，一次图如下：
采区变9
采区变7
采区变8
煤矿6KV供电防越级跳闸数字化保护系统配置表（74个保护器）。