煤矿井下开关防越级跳闸系统解决方案
煤矿供电系统防越级跳闸技术应用
煤矿供电系统防越级跳闸技术应用随着我国煤矿工业的不断发展，煤矿供电系统的稳定运行变得越发重要。
由于在煤矿生产过程中存在着大量的电能消耗设备，供电系统常常面临着过载和短路等各种电力故障，这些故障往往会导致设备损坏、事故发生、生产受阻等严重后果。
为了有效应对这些问题，煤矿供电系统防越级跳闸技术逐渐成为了煤矿行业的热门话题。
一、煤矿供电系统现状随着煤矿深入开采，矿井内的电力设备越来越多，供电负荷也越来越大。
而在这种情况下，一旦电力故障发生，往往会造成严重后果。
针对这一问题，煤矿供电系统必须具备快速准确的故障检测和处理能力，以确保整个供电系统的正常运行。
目前，大部分煤矿供电系统采用的是常规的过载保护和短路保护技术。
一旦发生电力故障，这些保护装置会立即跳闸切断电源，以保护设备和人员的安全。
由于煤矿供电系统的特殊性，往往导致这些保护装置的跳闸是过于敏感或者不够精准，造成了所谓的“越级跳闸”问题。
这不仅会影响生产效率，还会增加设备的损耗。
为了解决煤矿供电系统存在的越级跳闸问题，煤矿行业开始积极探索并应用新的防越级跳闸技术。
最为主流的技术就是基于智能化的故障检测和处理技术。
该技术通过搭载智能化的故障检测装置和处理装置，实现对电力故障的准确定位和精确处理，避免了过于敏感或不够精准的跳闸现象。
在智能化的故障检测和处理技术中，最核心的部分就是故障检测装置。
这些装置通常会集成各种传感器和监测器，能够实时监测供电系统的各项参数，如电流、电压、功率因数等。
一旦发现异常情况，比如过载、短路等，就会立即通过信号传输装置发送信号到处理装置，由处理装置进行精确的判断和处理。
为了提高防越级跳闸技术的有效性，还可以结合无线通讯技术进行远程监控和操作。
通过这种方式，可以在故障发生时，及时远程对供电系统进行停电操作，避免因为敏感设备造成的越级跳闸问题。
通过引入智能化的故障检测和处理技术，煤矿供电系统的防越级跳闸能力得到了显著提升，取得了一些明显的应用效果。
如何解决煤矿井下低压电网越级跳闸问题
如何解决煤矿井下低压电网越级跳闸问题解决越级跳闸的技术方案网络保护1 概述随着电力事业的飞速发展，尤其是我国各地煤矿自动化建设项目及城市陆续开工的城市地铁项目，电力系统中用户终端出现了越来越多的中低压短线路。
这些短线路若采用传统的电流保护或距离保护，在整定值与动作时间上都难以配合。
考虑到煤矿井下的实际使用条件有限，有时架构光纤通道比较困难，因此采用网络保护就成为一种必然选择。
网络保护由于原理简单、运行可靠、动作快速准确，能有效解决越级跳闸等诸多优点，使其在线路保护中得到广泛应用。
目前，网络通信技术已逐渐成熟，通信误码率低，工作稳定，在安全性和可靠性方面完全满足要求。
因此，利用通信网络的保护得到了越来越广泛的研究和应用。
本方案分析了采用网络保护与普通微机线路保护在各种短路情况下的灵敏度比较及配合，采用网络保护和常规线路保护相结合方案的优点。
2 网络保护的基本原理网络保护，就是利用某种通信通道将输电线路各端的保护装置纵向连结起来，将输电线各端的故障信息量传送到网络中的没一端进行比较，以判断出故障点位置，从而决定切除离故障点最近的线路。
网络保护就是将被保护线路故障信息量送至各端并进行分析比较，从而判定本线路范围内是否发生短路故障的保护方法。
由于这种保护自动与相邻线路的保护在动作参数上进行配合，因而可以实现全线速动。
目前已经广泛应用的网络保护通过高速数据通信接口，实现快速传送故障信息。
网络中的保护装置根据各自收到的保护故障信息及地址编号，自动调整各级保护的动作参数。
从而实现准确快速有选择性的切除故障线路，保证非故障线路安全可靠运行。
如下图所示，当1号故障点短路时，4#开关跳闸以切除故障点，1#、2#、3#开关保护由于收到4#开关的保护故障信息后，自动调整动作参数，仍能正常运行不会误动作。
2.1 网络保护与普通电流保护的灵敏度分析 网络保护的基本原理是：在故障时，30ms之内把故障信息上送到网络的每一节点，进行故障逻辑判断，寻找故障点，然后再切除故障线路。
解决煤矿越级跳闸方案
1. 防越级跳闸1.1. 常见防越级跳闸保护原理目前常见的防越级跳闸保护原理主要有以下几种：1)电流差动差动保护是根据“电路中流入节点电流的总和等于零”原理制成的。
差动保护把被保护的电气设备看成是一个接点，那么正常时流进被保护设备的电流和流出的电流相等，差动电流等于零。
当设备出线故障时，流进被保护设备的电流和流出的电流不相等，差动电流大于零。
当差动电流大于差动保护装置的整定值时，保护动作，将被保护设备的各侧断路器跳开，使故障设备断开电源。
差动保护原理简单、使用电气量单纯、保护范围明确、动作不需延时。
电流差动保护需要专用通道。
电流差动保护只适用于少数节点差动，无法解决开闭所多出线与多进线间的保护配合问题，多层级差动复杂性和成本也过高。
2)系统判别法系统判别法的实现以电力监控系统为基础。
发生短路故障时，流过短路电流的节点上报故障信息，由监控系统对运行方式和拓扑结构进行故障点判别，然后再下发命令使离故障点电源侧最近的开关跳闸。
系统判别法依赖于电力监控系统，实现成本较低。
但通信实时性难以保证，实现0秒（或小于35ms）速断保护比较困难，难以满足相关继电保护标准和规程要求。
3)集中式保护集中式保护采用数字化变电站技术，系统内各综保通过传输接口实时上送采样值。
由安装于地面的高性能保护器进行采样变换和故障识别。
集中式保护需要高覆盖率的高速、专用传输通道，实现成本很高。
4)总线通信法总线通信法采用CAN等工业总线实现相关节点的故障信息交换，故障时动态决定跳闸优先级。
总线通信法实施成本低。
但总线传输速率受限，存在多节点竞争，工业环境下易受干扰等问题，通信实时性和可靠性缺乏难以保障。
1.2. 分布式区域保护本方案采用分布式区域保护原理。
区域保护的基本思想为：使各级保护建立信号联系。
当任何一级保护在检测到短路故障时，迅速发出闭锁信号，闭锁其上一级保护，以将故障锁定在最小跳闸范围内。
当断路器失灵时，上级保护可快速动作；母线故障可实现快速跳闸。
煤矿井下防越级跳闸事故的原因和解决方案
煤矿井下防越级跳闸事故的原因和解决方案摘要：本文介绍了煤矿井下供电系统的现状，针对井下越级跳闸事故的主要原因进行了分析,并提出解决方案，本方案不仅可有效解决井下越级跳闸问题，还可实现井下供电系统的智能化管理，提高了供电系统的可靠性，有广泛的应用前景。
关键词：煤矿井下供电；放越级跳闸；解决方案；Abstract: This paper introduces the present situation of power supply system in underground coal mine, main reasons for tripping accidents downhole leapfrog are analyzed, and puts forward the solution, this solution not only can effectively solve the underground override trip problem, but also can realize the intelligent management of underground power supply system, improve the reliability of power supply system, has the widespread application prospect.Keywords: coal mine power supply; put override trip; solutions;0引言随着我国煤炭企业向着大型化、安全化、自动化的方向发展，煤矿供电系统可靠性成为矿井安全和生产的重要指标。
由于煤矿井下供配电网络运行环境和设备的特殊性，导致煤矿井下供配电系统会发生短路、过流、漏电以及由于电压波动引起的停电故障等供电故障。
由于供电系统故障导致多种保护联锁动作，使供电系统故障排查极为困难，尤其在“越级跳闸”事故的发生时，依靠人工方式确定故障原因和故障位置，需要较长时间才能排除故障，恢复供电。
煤矿井下供电系统越级跳闸原因及解决措施研究
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。
煤矿保护系统越级跳闸
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参考解决 方案二 采用面保护解决馈线故障导致的“越级跳闸”
各级保护构成区域保护系统，有机配合，实现选择性跳闸
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煤炭专用型微机保护
分布式区域保护 或称：面保护
各级保护构成区域保 护系统，有机配合。 实现选择性跳闸
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例：
t2=20ms
联络信号
煤矿保护系统越级跳闸的 原因分析与解决方案
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主要内容
1.目前煤矿井下存在的越级跳闸问题 2 越级跳闸的危害 3 越级跳闸的原因分析 4 越级跳闸的解决方案
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一 越级跳闸 危害
越级跳闸是影响煤矿安全供电的常见事故
➢导致大范围停电
➢延长了故障排除和供电恢复时间
➢影响煤矿安全和生产
t0：故障产生
t2：上级保护闭锁
t1：发出闭锁信号 t3：跳闸
XRM-209
XRL-260 进线
XRL-260 50 出线5
XRL-260 出线6
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区域保护的优势
彻底消除越级跳闸 断路器失灵时，上级保护快速跳闸 无需专用保护，母线故障可快速跳闸
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越级跳闸解决方案
例：
t2=20ms
XRM-209
XRL-260 线路3
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光纤
t0=0
联络信号
XRM-209 t1=10ms
XRL-260 进线
XRL-260 分段
t2=20ms
t2=20ms
t3=50ms t1=10ms
XRL-260
50 线路4
井下防越级跳闸与电力监控系统项目设计与实施方案
快速瞬变干扰
GB/T 14598.10-2007（idt IEC60255-22-4：2002） A
静电放电干扰
GB/T 14598.14-1998（idt IEC60255-22-2：1996） 4
浪涌（冲击）干扰 GB/T 17626.5-1999（idt IEC61000-4-5：1995） 4
图 1 矿用电站自动化系统结构 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。MPR303S 光纤差动
保护装置、MPR304S 智能零时限电流保护装置、KHL127 矿用保护通信服务器和专用保护通信网络组 成井下防“越级跳闸”系统。
2
煤矿井下防“越级跳闸”与电力监控系统
MPR300S 系列矿用保护装置、KJ38-F 电力监控分站和电力监控通信网络组成井下电网电力监控 系统，与电力监控中心配合实现井下电网电力监控系统。
图 2 智能零时限电流保护原理 将供电网中的 MPR304S 保护装置按物理位置（进线、出线和联络开关）划分为多级保护系统，每
台 MPR304S 保护装置有两对光纤接口，其中一对光纤接口通过点到点通信方式与通信服务器对应母线 的光纤接口板连接、联络保护装置的两对光纤接口分别与服务器对应母线的接口板连接、进线保护装置 的另一对光纤接口与上级变电站的出线保护装置的一对光纤接口相连。
光纤差动保护采用了弘毅电气独创的“综合比相法”抗 TA 饱和专利技术，根据线路光纤差动保护 采用传输模拟量向量交换数据的特点，综合区内故障、区外故障以及在 TA 饱和时线路两侧电流的相位 关系的差别，在不牺牲装置动作灵敏度的前提下，有效提高了装置的抗 TA 饱和性能和动作的可靠性， 完美解决了传统差动保护抗 TA 饱和与保护灵敏度不能兼顾的问题。
【煤矿电网越级跳闸的原因及解决措施】煤矿井下电网三大保护
【煤矿电网越级跳闸的原因及解决措施】煤矿井下电网三大保护在煤矿供电系统中经常发生以下故障情况,一是络中发生短路故障时,上一级配有综合保护装置的高压防爆开关不动作,而是直接引起地面35kV变电所高压开关柜发生瞬动跳闸,地面高压开关柜跳闸后造成井下高压防爆开关失压保护动作跳闸;二是,井下供电系统发生漏电故障时由于综合保护装置不能准确的判断出故障线路和故障点,造成井下高压防爆开关误动或者拒动的现象经常发生。
井下电网越级跳闸可引起大面积停电,不但会影响煤矿企业的正常生产还可能引起安全事故,为此,深入分析煤矿电网越级跳闸的原因并指定相应的对策,对煤矿井下安全供电具有十分重要的意义。
1、煤矿井下电网越级跳闸的原因1.1 上下级开关继电保护不配合目前大部分矿井使用的高压防爆开关都没有与地面35kV变电所高压开关柜合理配套,特别是没有合理的继电保护装置配合。
目前国内继电保护装置的短路保护要求动作时间不大于0.2s,也就是向井下供电的高压开关速断保护动作时间只有0.2s,在如此短的时间内,无论是从理论研究或者是设备制造技术水平上都很难实现与井下高压防爆开关的有机配合。
1.2 失压脱扣器先于过流保护动作在煤矿井下供电系统中,为了避免断电后再次送电时设备带负载直接启动,因此煤矿井下高低压开关均装设有失压脱扣器。
失压脱扣器的动作特行为,当流过保护器电压高于系统额定电压的85%时,脱扣器可以可靠吸合;当流过保护器电压高于系统额定电压的65%时,脱扣器可以保持吸合状态;当流过保护器电压低于系统额定电压的35%时,脱扣器可以可靠分断。
因此,工作电压在额定电压的35%～65%之间时是不可靠工作段,加上失压脱扣器是机械速断动作,不能设置延时。
当电网中出现短路故障时,一旦电压下降到额定电压的65%以下时,失压脱扣器可能会先于设置延时的过流保护装置动作,造成过流保护设置失效,引起供电网络中的越级跳闸,甚至是井下大面积停电。
1.3 保护装置性能差造成越级跳闸由于很多煤矿没能在设备上加大投资,一直使用性能较差,保护不齐全的配电装置。
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（ 总 第 ２ ７ ９ 期 ）
黎 南 麴 搏 禽 照
（ Ｃ Ｎ Ｏ ． ３ ６ ． ２ ０ １ ３ ｕ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ Ｖ ｅ ｔ ｙ Ｎ Ｏ． ２ ７ ９）
煤矿 井下开关 防越级跳 闸系统解决 方案
尚小斌
（ 山西省晋 煤 集 团晋 圣矿 业投 资有 限公 司，山西 晋城 ０ ４ ８ ０ ０ ０ ）
现故障定位 ，确保安全生产正常运行 。
则维持其启动状 态，但不 出口，当６ ３ ０ — ２ Ｆ 切除故障后 ，地
面６ ３ ０ 开关、６ ３ ０ Ｆ 保护单元 返 回，整个 故障切 除过程地 面 ６ ３ ０ 开关 、６ ３ ０ Ｆ 不 动作 ；若６ ３ ０ Ｆ 一 ２ Ｆ 保护 单 元正常 动作 ， 但是 开关 因故未能跳 开 ，６ ３ ０ Ｆ 保 护单 元经过 固有延 时ｔ 后 确认６ ３ ０ — ２ Ｆ 开关 拒动 ，跳６ ３ Ｏ Ｆ 开关 ，地面６ ３ ０ 开关可靠 不 动作 。 Ｄ ２ 处发生故障：６ ３ ０ — ５ Ｆ 、６ ３ ０ － ２ Ｆ 、６ ３ ０ Ｆ 、地面６ ３ ０ 开关
摘 要 ：煤矿 井 下 的短 路 故 障能 引起 中央 变 电所 大 面积停 电， 不能迅 速 恢 复供 电， 当 系统 发 生单 相接 地 故 障
时，受故障复杂性及保护原理的使用性等影响，漏电保护 “ 误动”、 “ 拒动”时有发生，针对上述采用网络
智 能识别 的 电流保护 ，解决 了供 电系统的越级跳 闸问题 。
３ ． ２ ９ Ｍ Ｐ ａ ，绝 对 瓦 斯 涌 出量 ４ ３ ． ｏ ９ ～１ ３ ８ ． １ ５ ｍ ／ ｍ ｉ ｍ ，相 对 瓦
置之间信息交互 ，６ ３ ０ — ２ Ｆ 、６ ３ ０ Ｆ 、地面６ ３ ０ 开关保护单元侦 听 到６ ３ Ｏ 一 ５ Ｆ 保 护单元动作状态 标志有效 ，则维 持其 启动状
态 ，但 不出 口，当６ ３ ０ — ５ Ｆ 切除故障后 ，６ ３ ０ — ２ Ｆ 、６ ３ ０ Ｆ 、地 面６ ３ ０ 开关保护单元返 回，整个故障切 除过程￣ －６ ｏ ８ 、地 面６ ０ ８ 开关可靠不动作 ；若 ６ ３ ０ Ｆ 一 ５ Ｆ 保护单元 正常动作 ，但
斯 涌出量２ ２ ． ７ ５ ￣７ ２ ． ９ ５ ｍ 。 ／ ｔ ，为煤与 瓦斯突 出矿井 。 ｘ ｘ 煤业副井 区供 电系统 由主井区３ ５ ｋ Ｖ 变 电所 自副井 区 ｌ Ｏ ｋ Ｖ 双 回路供 电，同时副井区又 白备发 电机应急系统 ｌ Ｏ ｋ Ｖ
联络柜 为闭合状态 ，一路主供 ，另一路为热备 ，并安装进 线 自动切换装置 ，确保一回路运行，另一回路备用。 选取ｄ ｌ ～ｄ ５ 五个 故障点 ，分析 该供 电系统在 采用 “ 越
级 防跳 闸系统 ”方案 前后 ，故 障时跳 闸方式 的区别 以及对 供 电网络的不 同影响 。
关 可靠不动作 。
保护单 元同时启动专职之 间交互信 息，定位故障处于６ ３ ０ —
５ Ｆ 保护 单元处 ，６ ３ ０ — ５ Ｆ 保护单 元零时限快速动作 ，通过装
山西ｘ ｘ 集 团ｘ ｘ 矿业 投 资有 限公 司下属 矿 井ｘ ｘ 煤 业有 限公 司位 于ｘ ｘ 县城 东南 ，直 距约 ３ ５ ｋ ｍ ，行 政隶 属ｘ ｘ 镇 管 辖 。矿井 分为主 副井 区生产 能力为９ Ｏ 万ｔ ／ ａ ， 瓦斯 压力 为
是 开关 因故 未能跳开 ，６ ３ ０ — ２ Ｆ 保护单元经过 固有延时ｔ 后确
认６ ３ ０ — ５ Ｆ 开关拒动 ，跳６ ３ ０ — ２ Ｆ 开关 ，地面６ ３ ０ Ｆ 、地面６ ３ ０ 开
双 回路进行 ，负荷分 别为２ ２ ０ ０ ｋ Ｖ Ａ ，副井区主要负荷通风机 ２ ２ ０ ｋ Ｗ 两 台，一用一备 ，一 台提升绞车３ ７ ０ ｋ Ｖ Ａ ，井下动力局 扇负荷及地 面照 明，ｌ Ｏ ｋ Ｖ 变 电所运行 方式为正 常情 况下 ，
关键 词 ：供 电 系统 ；短路故 障；漏 电保 护 ；越 级跳 闸 中 图分 类号 ： Ｔ Ｄ ６ １ ｉ 文献标识码 ：Ａ
文章 编号 ：１ ０ ０ ９ — ２ ３ ７ ４（ ２ ０ １ ３ ）３ ６ — ０ ０ ８ ８ — ０ ２
煤矿井下 ，发生短路 、漏 电故 障时，井下 中央 变电所 使用的智能综合保护的Ｂ Ｇ Ｐ 高压 防爆开关不发生保护瞬动跳 闸 ，使地 面变 电所 出线盘速断跳 闸后，才导致 高压 防爆开 关失压跳 闸 ，在煤矿 井下频率 出现 ， 同时 ，井 下供 电系统 发生漏 电故障时 ，漏 电故障 因不 能准确地判断 故障 ，造成 高压 防爆开关误 动或拒动等现 象， 由于越级跳 闸影 响范 围 大 ，给 故障 的查 找和 供 电的恢 复带来麻烦 ，直 接影响井下 瓦 斯超 限等不安全 因素 ，采用 网络智能识 别电流保护 ，实
考虑系统分列运行 ，分段开关处于分位 。 未采用 “ 越级 防跳 闸系统 ”：当ｄ ｌ ～ｄ ５ 分 别发生故 障 时 ，因为系统容量过 大 ，供 电线 短路 ，不 同级 别的短路 － ５ 、￣ －６ ｏ ８ 、地面６ ０ ８ 开关保护单
元同时启动 ，装 置之 间交互信 息，定位故障处于６ ０ ８ — ５ 保护 单元 处 ，６ ０ ８ — ５ 保 护单元 零时 限快速动 作 ，通 过装置之 间 信息交 互 ，北 二６ ０ ８ 、地面６ ０ ８ 开关保护 单元侦 听￣ Ｊ ６ ｏ ８ — ５
保护单 元动 作状态标 志有 效 ，则维持其 启动状态 ，但 不 出 口，当６ ０ ８ — ５ 切 除故 障后 ，Ｊ ￣ ６ ０ ８ 、地 面６ ０ ８ 开关保护单元
返 回，整个 故障切除过程 北二６ ０ ８ 、地面６ ０ ８ 开 关可靠不动
作 ；若６ ０ ８ ５ 保 护单元正常动 作，但是 开关 因故未 能跳开 ，