礦用高壓隔爆開關越級跳閘現象的分析和防治

郭 擘

（晉城乾泰安全技術有限責任公司， 山西 晉城 048000）

引言

安全供電是煤礦安全生產的重要保障，安全供電的基礎是供電系統中各種設備的安全完好，特別是各種保護裝置齊全、可靠、靈敏。由于煤礦井下環境復雜，當越級跳閘發生就會造成本級或上級變電所大面積停電，使工作停滯；更危險的是如果是通風、排水線路，就會使得井下瓦斯劇增，排水困難，更加大了發生爆炸和滲水引起塌方的風險，造成嚴重后果。

1 越級跳閘形成的原因分析

1）電力設置系統問題。

一般來講，越級跳閘是由于短路引起的。短路是電流突然增大的過程，電流由小變大所用時間很短，短路點距離最近保護應最先動作，斷開問題線路，避免大面積停電的惡性事故。

對于地面入井線路控制開關有小延時（一般為0.5 s 左右）井下供電系統，一般通過上、下級繼電保護器保護時間設置級差配合來保證選擇性，避免發生越級跳閘現象?，F有高爆開關固有分閘時間典型值小于70 ms，則保護判斷時間與保護出口時間的大小就非常關鍵了。如果保護判斷時間與保護出口時間為不大于30 ms，則高爆開關總跳閘時間不超過100 ms。由圖1 可知，6 號開關速斷保護延時設為0；4、5 號開關速斷保護延時設為150 ms；2、3 號開關速斷保護延時設為300 ms；則1 號開關速斷保護延時設為450 ms 或500 ms。但是，上下級不同品牌的繼電保護裝置選型不合理，電流保護的時間極差難以配合，越級跳閘是不可避免的。

圖1 供電系統簡圖

而在煤礦井下輸電線路保護過程中，35 kV 變電站初設短路速斷保護跳閘時間為0，而為了確?？焖倥懦收?，一些煤礦單位會直接將保護定值的上、下級時限差設置為0 時，這樣就使得保護失去了選擇性。

更為主要的原因是由于輸電線路較短，線路容量大，使得無論短路發生在哪一段測得的短路電流幾乎相同，由于各礦的條件不同，很難保證單靠保護定值的設定配合，這樣就不可避免地要發生越級跳閘。

2）礦用高壓隔爆開關故障，設備維護保養不及時或流于形式。

作為起故障阻斷作用的礦用高壓隔爆開關，其繼電保護裝置控制真空斷路器作用，當靠近使用端發生過載或過負荷時應能根據使用設定定值及時間，達到切斷故障端，不使故障擴大的目的。但由于井下使用條件惡劣，安裝接觸不良等引起的繼電保護裝置故障，斷路器不能正常分、斷，使得線路中過載或過負荷集聚造成其他開關越級跳閘現象；還有電流、電壓互感器故障或誤差過大引起的繼電保護裝置誤動作越級跳閘。這些不僅造成不必要的經濟損失，還會對事故原因及故障端處理造成困難。在從事高壓隔爆開關繼電保護檢測工作中，就曾經出現過繼電保護整定值、整定時間檢測正常；但做傳動試驗項目時真空斷路器故障不能分閘，但高壓隔爆開關的繼電保護提示的故障報文正常；將真空斷路器修理正常后，試驗正常進行。后經確認此節點線路出現過進線高壓隔爆開關、所屬配電室內高壓隔爆開關和下路配電點高壓隔爆開關不明故障點保護跳閘的現象，一直沒有找到故障點。對于井下高爆開關的維護保養僅停留在清理灰塵，更換干燥劑，更換不能正常工作的部件。

3）操作、管理人員素質良莠不齊，對設備管理混亂。

檢測現場經常出現高爆開關保護設備比較先進，但多項保護功能未能設置定值投入使用；高爆開關不同廠家、不同生產批次、不同繼電保護裝置的同線路路別混用；保護定值設置不合理，有些使用人甚至不了解井下繼電保護裝置與井上開關柜繼電保護裝置的不同。這些人為使用不當都是造成礦用高壓隔爆開關的越級跳閘的誘因。

2 在檢測工作實踐中防止越級跳閘的具體措施

1）大部分短路越級跳閘都是由電力電纜短路造成的。礦井應嚴格按照《煤礦安全規程》等規范要求選用和敷設井下用礦用電力電纜，避免因外力磨損、機械損害、潮濕等井下作業條件引起的短路事故，從而避免發生越級跳閘。應加強定期巡檢、對煤礦在用電力電纜進行電氣安全檢測檢驗，及時發現問題，以避免短路事件的發生。

2）通過設計方面的改變,為特定用電區域進行獨立供電，滿足安全防護的要求；對通風泵站、排水泵站實行雙回路供電設計，在使用中應在雙回路上合理分配負荷；當發生短路、過負荷、過載越級跳閘故障時，保證有一回路能負擔負荷，避免越級跳閘造成的大范圍停電危害。

3）合理利用現有資源，優化各配電點、變電所礦用高壓隔爆開關的使用。對于新建礦井來說，應盡可能使用相同型號的高壓隔爆開關，這樣才能保證高壓隔爆開關設備保護跳閘時間的一致性；對于老舊礦井新增設備與原有設備的使用應滿足終端6 號礦用高壓隔爆開關跳閘時間靈敏度優于5 號優于4 號優于3 號優于2 號優于1 號。在從事礦用高壓隔爆開關繼電保護檢驗檢測工作中經常會發現中央變電所用高壓隔爆開關保護性能（固有保護跳閘時間）優于同路采區變電所或終端配電點的現象。由于礦井同定值設定時間級差為零，電纜線路較短，經常會出現不明原因的越級跳閘現象。

4）應對礦用高壓隔爆開關繼電保護裝置進行系統的合理改造和升級，從而降低越級跳閘現象的發生。對于經常發生越級跳閘的礦井其原因可能是多樣的，如果沒有實時監控，有時很難找出問題線路及原因。隨著科技的進步和技術的成熟，現在的智能保護設備滿足在短路、過流、超負荷、漏電、欠電壓等方面的情況下實現自主保護，能實施實時監控，且具有遠程操控的功能。

5）提升操作、管理人員素質，加強設備的維護保養，定期開展檢驗檢測工作。提升操作、管理人員素質是每個企業的必修課，必須根據各個企業的特點，提升員工的素質，管理人員尤為重要。外部培訓和內部培訓相互結合，目的是提升人員處理和解決問題的能力。在設備維護保養方面，應與定期開展檢測檢驗工作相結合。及時發現設備的問題并進行處理。嚴格執行《煤礦安全規程》中規定，及時發現設備缺陷，防止越級跳閘的發生[1-3]。

3 結語

煤礦井下發生越級跳閘的原因有很多，有人員、設備、環境等各種原因。要防止礦用高壓隔爆開關越級跳閘的發生，首先，需要嚴格按照《煤礦安全規程》等規范的要求，做好相關防護措施；其次，要切實提升操作、管理人員素質，減少人為因素引起的越級跳閘；再次，及時更新礦用高壓隔爆開關智能化繼電保護裝置的使用，升級控制裝備，在井下電網安全使用和規避越級跳閘的風險等方面更具有智能化和可操作性；最后，重視第三方檢測檢驗的重要性，礦用高壓隔爆開關定期試驗能及時發現繼電保護裝置和真空斷路器的缺陷和問題為防止越級跳閘起到了至關重要的作用。