电力监控系统及防越级跳闸系统在煤矿供电系统中的应用分析
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作者:李宗 陈电星 高慧慧
摘 要：煤矿供电电力监控系统及防越级跳闸系统的建立，可以实时监测供电系统运行状态，及时发现故障问题，避免越级跳闸扩大停电影响范围，从而可有效避免事故的发生，缩短故障处置时间，提高煤矿供电系统运行的安全性、稳定性和可靠性。本文分析了煤矿供电系统存在的问题，并在此基础上，对电力监控系统及防越级跳闸系统的煤矿供电系统中的应用进行了分析。
关键词：煤矿 供电系统 电力监控 防越级跳闸
中图分类号：TD61 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）03（b）-0005-02
煤矿供配电系统是电力系统的一个重要组成部分，是联系大型电网和煤矿用电设备的桥梁。在煤矿生产中，供电系统的稳定与安全运行是煤矿生产正常开展的根本保障。然而，因为受到一系列因素的制约，煤矿供电系统会存在越级跳闸的现象。所谓的供电系统越级跳闸是指电力系统故障时，应由保护整定优先跳闸的断路器来切除故障而未实时跳闸，而导致其他开关跳闸切除故障的情况。
煤矿供电系统越级跳闸会导致停电范围的扩大化，从而不利于煤矿安全生产的顺利开展。鉴于此，需要在煤矿供电系统中应用电力监控系统及防越级跳闸系统。
1 煤矿供电系统存在的问题
1.1 煤矿供电系统的监控系统缺失或不健全
煤矿供电系统的监控缺失或不健全，使系统运维人员不能实时掌握供电系统的运行状态，对系统中存在的异常现象不能及时发现和处理，从而导致故障突发，造成停电事故的发生。同时因监控系统缺失或不健全，故障处置过程中难以实现对系统故障点及故障状态的精准判断，甚至造成误判或错失最佳处置时间，导致事故扩大化。不但增加了应急处置工作处置时间、投入成本，对处置工作的风险性也难以受控，从而对矿井的安全生产形成严重影响。
1.2 煤矿供电系统存在显著的越级跳闸情况
为满足矿井大负荷设备的供电需求，且受煤矿环境影响，煤矿电网多选用大容量的电缆，且供电线路较短。门口短路和线路末端短路时，开关感受到的短路电流差距较小，造成上下级变电所短路保护无法进行配合，这样就造成下级变电所的线路短路，上下级短路保护都启动，造成越级跳闸的发生，从而导致停电范围的扩大。
1.3 煤矿供电系统存在瞬时失压跳闸的现象
由于供电系统发生局部短路、受雷电干扰等因素导致母线瞬时失压，从而导致母线连接的开关跳闸停电。由于失压时间非常短，不会严重影响设备与线路，勿需动作跳闸。可是矿井很多开关瞬时失压情况下跳闸，供电的恢复要求逐台合闸，这就大大增加了供电恢复时间，不但增加了恢复供电的工作量，对矿井的安全生产造成严重影响。
1.4 煤矿供电系统存在系统短路故障问题较多
供电系统短路是造成越级跳闸的直接原因。由于煤矿井下供电系统工作环境特殊性，存在井下巷道和采掘面空间狭小，井下空气潮湿，电气设备容易受潮，加之易受地质条件影响，容易受到挤压、碰撞，这些不利因素使得矿井电网极易发生短路故障。考虑到电机的正常启动，工作量的大小，生产效率的高低，一般的企业生产都会选择在保证电机启动端电压和过流保护灵敏度的前提下，尽量延长供电的距离。当这种供电方式使得短路电流值较大时，由于供电设备容量的限制，在选择性差的供电系统中，越级跳闸事故就会频繁发生。
1.5 煤矿供电系统存在不准确的漏电选线情况
我国井工煤矿110kV以下供电系统大部分采用中性点经消弧线圈接地方式，35kV/10kV/6kV系统采用这种方式尤为普遍，中性点经消弧线圈接地系统在发生单相接地故障时故障电流较小。对于矿井供电系统而言，通常接地回路的判断都结合零序电流值和方向实施故障选线。由于煤矿供电系统的复杂性，供电系统中零序电流存在较大的计算误差，这样较易形成开关不动作或误动作。
2 电力监控系统及防越级跳闸系统的煤矿供电系统中的应用
2.1 提高煤矿供电系统的稳定性、安全性
电力监控系统的应用，可以实现对煤矿供电系统的有关数据信息进行分析和纪录，真实地反映供电系统整体运行状态，实时显示系统中电压、电流、零序电流及系统功率因数等数据的上传，有利于运维人员对系统运行状态及供电质量的实时掌控，从而及时调节系统各类参数，提高供电质量。同时，防越级跳闸系统应用，可有效提高继电保护装置动作的可靠性，减少因越级跳闸造成的供电事故扩大现象。同时，电力监控系统与防越级跳闸系统的配合应用，实现对供电系统的远程遥测、遥信、遥控、遥调功能。运维人员可以通过监控系统实现对故障点的切除和对非故障线路供电恢复，可大大减少故障影响时间，大大提高供电系统的稳定性和安全性。
2.2 提高煤矿供电系统维护管理水平，减少人员投入
受煤矿生产压力大、环境安全性要求较高等因素影响，煤礦供电系统运行安全性、稳定性及故障停电后的及时处置和恢复供电工作尤为重要。为此，煤矿主要变（配）电所多采用专人值守，并定期对供电系统进行现场巡检。同时需配备应急抢修人员负责对系统故障进行及时处理和恢复供电工作，人员投入较大。电力监控系统及防越级跳闸系统在煤矿供电系统中的应用，可实现对供电系统的远程遥测、遥信、遥控、遥调功能。实现了对供电系统的全面远程巡检和故障自检、自报功能，减少了值班人员的投入和巡检工作量。同时，通过电力监控系统可实现对故障线路的远程切除和对非故障线路的远程恢复供电工作。大大提高了煤矿供电系统维护管理水平，减少人员投入。
2.3 促进煤矿供电系统节能减耗工作的开展
对于煤矿供电来讲，电力资源属于其运行期间使用的主要能源之一。通过电力监控系统的应用，实现了对电力系统各负荷回路电压、电流、有功荷载、无功荷载、功率因数等参数的精准统计，实现对矿井各系统用电量的集中监控及考核、分析、统计等功能，为矿井“避峰填谷”、系统优化等节能工作的实施提供可靠的数据支撑。同时电力监控系统可实现对供电系统中无功补偿装置的自动调节，实现对供电系统的动态无功补偿。从而提供矿井供电系统功率因数，提高供电质量，减少电能损耗。
3 结语
综上所述，电力监控系统及防越级跳闸系统在煤矿供电系统中的应用，可大大提高供电系统运行的稳定性、安全性，大大提高对供电系统科学管理水平，大大减少供电系统运行维护人员的投入和矿井电能资源的浪费，为矿井的安全、高效生产提供了保障，为智能化矿山建设奠定了基础。
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