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[摘要]：煤矿作为我国主要的能源供应项目，在进出口和国内能源供应方面发挥着重要的作用，更是不少省市的支柱型产业。然而近年来媒体曝出的井下事故也并不少见。如何能够保证井下施工的安全，做好矿井的安全防护工作的重要性就越发凸显出来。
井下高压电网越级跳闸一般会造成大面积的停电事故，不仅会影响正常的井下工作，而且因为井下风井和水泵等都是要通过电力来起作用，因此越级跳闸导致风井、水泵无法正常工作从而引发井下瓦斯气体急剧升高，井下排水不力现象，而这也成为造成人员死伤和瓦斯爆炸、井下水渗漏甚至塌方的主要原因。
[关键词]：井下高压电网 越级跳闸 安全防治措施
1.造成井下高压电网越级跳闸的原因
1.1线路保护措施不当
煤矿井下作业受到条件的限制，很难做到输电线路的安全防护特别到位，尤其是在煤矿开采作业区域，地下环境脏乱差的状况根本无法获得有效处理。最常见的情况是输电管线要在煤矿矿洞潮湿、杂乱的环境下通过，而且由于施工作业的需要，难免要来回拖动输电线路。为了保证井下工作用电需要，输电线路的电压强度也普遍达到6KV甚至更高。如此高压输电线路在来回拖动甚至人员、器械踩踏压折过程中难免会发生电缆绝缘层破裂等情况，就很容易造成线路短路。高压输电线路短路造成越级跳闸是必然情况。
1.2电源开关设置不合理
井下操作的用电器械众多，而且并不固定，照明用电和工程施工用电、设备用电等，分区域而且要随时跟随工程进展进行调动调整，因此要用到非常多的电源开关端口节点进行拆装。而且现在煤矿井下作业用的电源开关虽然具有高压防爆功能，但是很多情况下出于工作的需要会随时调整和选用，很难做到完全符合相关的安全指标，这就造成一些专用开关设备不合格，造成事故隐患。比如常规的开关设备应该有继电保护动作时间和高压防爆开关的固有动作时间两部分构成。而有些时候随机采用的开关设备，根本达不到这样的标准化要求，在实际应用中更谈不上防爆或继电保护的作用，这当然根本无法应对高压输电线路的安全保护需要。造成越级跳闸也就十分简单了。
此外，井下作业的潮湿、脏乱差的环境也会对开关的灵活性造成不小的影响。最常见的是开关生涩、反应动作迟缓、井下和井上开关动作不协调，造成井下防爆开关过缓，井上防爆开关提前发生作用，就会引起跳闸。
1.3电流短路速断保护失效
速断保护是根据供电线路短路的首尾变化值来进行动作的。一般来讲，井下长距离输电线路的两端短路电流值有较大的差距，这样继电保护的范围就更大一些。在发生短路的时候也能够尽快提供上下级速断保护措施，这也是井下电路保护的理论安全措施。不过在实际的井下线路铺设和操作过程中，很多时候是采用短距离多分段式线路来构成输电网络，这样的话，因为线路两端的短路电流值差距很小，而继电保护在设置的时候又会考虑安全的调整系数，这就更加窄化了速断保护的可靠范围。换句话说，当发生短路情况的时候，线路两端的速断保护因为接收到的电流值差异太小，就容易造成两端速断保护反应时间极短，甚至造成上级速断保护比下级速断保护更先发挥作用的情况，也就是越级跳闸。
除了短距离多段输电网络设计之外，如果采用长距离输电的线路横截面过大，也会造成短路电流过大，同时满足上下级速断保护的标准，这样也会造成越级跳闸。
1.4速断保护措施不力
上下级速断保护是根据时间差来设定的，一般是0.5s的时间差。而在煤矿井下输电线路保护过程中，为了确保故障快速排除，有些企业会直接将上下级时限差设置为0。这样的话，速断防护能力就会大幅降低，也会加大越级跳闸的几率。
2.防治井下高压电网越级跳闸的措施
2.1强化线路保护措施
针对因为外力磨损压折等情况造成的线路绝缘层破裂或算坏等情况，可以进行一些保护措施。比如在电缆外涂抹绝缘或防护层，降低外力摩擦等情况引起的绝缘层损耗。再就是如果有外置保护措施，比如高压输电线路区域绝缘保护垫的覆盖铺设，可以在一定程度上降低人员踩踏等对输电线路的直接摩擦损耗。
2.2很多煤矿都习惯于在局部区域实行短距离线路多段式电网结构设定
这种设计方式给各级速断保护带来不少的麻烦。建议考虑对这种电网设置模式进行更新。尤其是在一些井下安全防护区域或重要的用电设备，尽量更换电网结构，避免越级跳闸造成大面积停电导致井下安全防护措施无法正常开启。比如井下风井和水泵的供电设备，如果能够独立供电，或者采用更安全的供电网络进行设置，也会有效的防止越级跳闸造成大面积大范围的安全事故。
2.3重点用电区域独立供电或双回路设置
考虑到井下用电的安全防护作用，可以考虑在特定用电区域进行独立供电或双回路供电设计。独立供电的话，自然就不会受到短路情况的影响，至少可以规避局部区域的越级跳闸危害。此外可以设置双回路供电，这样的话，当其中一路供电暂停工作，可以有另一路电路担负负荷，也能够避免越级跳闸造成的危害。
2.4选择智能保护装置很重要
考虑到煤矿井下高压输电线路的情况复杂，靠人力来进行管理实在不算很好的风险预防措施。建议引进高端智能保护设备，可以进行多样化调控和功能选择，可以根据井下供电实际需要做出灵活调整，且各种情况可以获得精确的监控和安全防护，其应急响应措施也要比人员操作更精准有序和快速，比起人力防护措施更加有效。一般的高端智能保护设备可以实现短路、超负荷、接地、欠电压释放等多种情况的自主保护，对井下各种电气运行参数进行实时监护，而且具有远程操控和监护功能，对于电力调度机构开展相关保护措施也有很好的辅助作用。
國内有些煤矿采用有采用ZBT-11型保护器进行煤矿井下供电系统保护的。这种保护器可以对井下各种供电防爆开关和电路进行监护，还能够和电力监测站进行远程信息共享与即时操作协同，在应对各种供电网络故障和越级跳闸现象的时候表现出色，其安全系数要比现有的各种数码电脑保护装置、模拟保护装置好得多。而且可以和BGP系列和PBG系列高压开关柜配合使用，功能强大，是比较受到认可的智能保护设备。
3.总结
煤矿井下高压电网越级跳闸的原因有很多，有线路保护不到位，有电气设备不合理设置和使用等多种原因；而要防止越级跳闸，一方面需要严格相关的电气保护和使用规范，按照《煤矿安全规程》等做好相关的防护措施；另一方面需要加大智能化保护设备的应用，比如一些专门为矿井和大型企业工程配备的电网保护设备，在保证电网安全和规避越级跳闸的风险等方面更具智能化和可操作性，也是保护煤矿井下工作正常进行的有力措施。
参考文献：
[1] 马星河，王永胜，闫炳耀. 基于GOOSE的煤矿井下防越级跳闸方案研究[J]. 工矿自动化. 2013（01）
[2] 张建，张素萍，侯振堂，张强. 基于阶段式电流保护的煤矿防短路越级跳闸系统[J]. 煤矿安全. 2012（06）
[3] 乔淑云，李德臣. 矿井高压电网防越级跳闸保护系统设计[J]. 徐州工程学院学报（自然科学版）. 2011（04）
[4] 张军，戚风林，常士中，申祝江，刘云龙. 6kV配电室越级跳闸原因分析与改进[J]. 河南冶金. 2010（01）
井下高压电网越级跳闸一般会造成大面积的停电事故，不仅会影响正常的井下工作，而且因为井下风井和水泵等都是要通过电力来起作用，因此越级跳闸导致风井、水泵无法正常工作从而引发井下瓦斯气体急剧升高，井下排水不力现象，而这也成为造成人员死伤和瓦斯爆炸、井下水渗漏甚至塌方的主要原因。
[关键词]：井下高压电网 越级跳闸 安全防治措施
1.造成井下高压电网越级跳闸的原因
1.1线路保护措施不当
煤矿井下作业受到条件的限制，很难做到输电线路的安全防护特别到位，尤其是在煤矿开采作业区域，地下环境脏乱差的状况根本无法获得有效处理。最常见的情况是输电管线要在煤矿矿洞潮湿、杂乱的环境下通过，而且由于施工作业的需要，难免要来回拖动输电线路。为了保证井下工作用电需要，输电线路的电压强度也普遍达到6KV甚至更高。如此高压输电线路在来回拖动甚至人员、器械踩踏压折过程中难免会发生电缆绝缘层破裂等情况，就很容易造成线路短路。高压输电线路短路造成越级跳闸是必然情况。
1.2电源开关设置不合理
井下操作的用电器械众多，而且并不固定，照明用电和工程施工用电、设备用电等，分区域而且要随时跟随工程进展进行调动调整，因此要用到非常多的电源开关端口节点进行拆装。而且现在煤矿井下作业用的电源开关虽然具有高压防爆功能，但是很多情况下出于工作的需要会随时调整和选用，很难做到完全符合相关的安全指标，这就造成一些专用开关设备不合格，造成事故隐患。比如常规的开关设备应该有继电保护动作时间和高压防爆开关的固有动作时间两部分构成。而有些时候随机采用的开关设备，根本达不到这样的标准化要求，在实际应用中更谈不上防爆或继电保护的作用，这当然根本无法应对高压输电线路的安全保护需要。造成越级跳闸也就十分简单了。
此外，井下作业的潮湿、脏乱差的环境也会对开关的灵活性造成不小的影响。最常见的是开关生涩、反应动作迟缓、井下和井上开关动作不协调，造成井下防爆开关过缓，井上防爆开关提前发生作用，就会引起跳闸。
1.3电流短路速断保护失效
速断保护是根据供电线路短路的首尾变化值来进行动作的。一般来讲，井下长距离输电线路的两端短路电流值有较大的差距，这样继电保护的范围就更大一些。在发生短路的时候也能够尽快提供上下级速断保护措施，这也是井下电路保护的理论安全措施。不过在实际的井下线路铺设和操作过程中，很多时候是采用短距离多分段式线路来构成输电网络，这样的话，因为线路两端的短路电流值差距很小，而继电保护在设置的时候又会考虑安全的调整系数，这就更加窄化了速断保护的可靠范围。换句话说，当发生短路情况的时候，线路两端的速断保护因为接收到的电流值差异太小，就容易造成两端速断保护反应时间极短，甚至造成上级速断保护比下级速断保护更先发挥作用的情况，也就是越级跳闸。
除了短距离多段输电网络设计之外，如果采用长距离输电的线路横截面过大，也会造成短路电流过大，同时满足上下级速断保护的标准，这样也会造成越级跳闸。
1.4速断保护措施不力
上下级速断保护是根据时间差来设定的，一般是0.5s的时间差。而在煤矿井下输电线路保护过程中，为了确保故障快速排除，有些企业会直接将上下级时限差设置为0。这样的话，速断防护能力就会大幅降低，也会加大越级跳闸的几率。
2.防治井下高压电网越级跳闸的措施
2.1强化线路保护措施
针对因为外力磨损压折等情况造成的线路绝缘层破裂或算坏等情况，可以进行一些保护措施。比如在电缆外涂抹绝缘或防护层，降低外力摩擦等情况引起的绝缘层损耗。再就是如果有外置保护措施，比如高压输电线路区域绝缘保护垫的覆盖铺设，可以在一定程度上降低人员踩踏等对输电线路的直接摩擦损耗。
2.2很多煤矿都习惯于在局部区域实行短距离线路多段式电网结构设定
这种设计方式给各级速断保护带来不少的麻烦。建议考虑对这种电网设置模式进行更新。尤其是在一些井下安全防护区域或重要的用电设备，尽量更换电网结构，避免越级跳闸造成大面积停电导致井下安全防护措施无法正常开启。比如井下风井和水泵的供电设备，如果能够独立供电，或者采用更安全的供电网络进行设置，也会有效的防止越级跳闸造成大面积大范围的安全事故。
2.3重点用电区域独立供电或双回路设置
考虑到井下用电的安全防护作用，可以考虑在特定用电区域进行独立供电或双回路供电设计。独立供电的话，自然就不会受到短路情况的影响，至少可以规避局部区域的越级跳闸危害。此外可以设置双回路供电，这样的话，当其中一路供电暂停工作，可以有另一路电路担负负荷，也能够避免越级跳闸造成的危害。
2.4选择智能保护装置很重要
考虑到煤矿井下高压输电线路的情况复杂，靠人力来进行管理实在不算很好的风险预防措施。建议引进高端智能保护设备，可以进行多样化调控和功能选择，可以根据井下供电实际需要做出灵活调整，且各种情况可以获得精确的监控和安全防护，其应急响应措施也要比人员操作更精准有序和快速，比起人力防护措施更加有效。一般的高端智能保护设备可以实现短路、超负荷、接地、欠电压释放等多种情况的自主保护，对井下各种电气运行参数进行实时监护，而且具有远程操控和监护功能，对于电力调度机构开展相关保护措施也有很好的辅助作用。
國内有些煤矿采用有采用ZBT-11型保护器进行煤矿井下供电系统保护的。这种保护器可以对井下各种供电防爆开关和电路进行监护，还能够和电力监测站进行远程信息共享与即时操作协同，在应对各种供电网络故障和越级跳闸现象的时候表现出色，其安全系数要比现有的各种数码电脑保护装置、模拟保护装置好得多。而且可以和BGP系列和PBG系列高压开关柜配合使用，功能强大，是比较受到认可的智能保护设备。
3.总结
煤矿井下高压电网越级跳闸的原因有很多，有线路保护不到位，有电气设备不合理设置和使用等多种原因；而要防止越级跳闸，一方面需要严格相关的电气保护和使用规范，按照《煤矿安全规程》等做好相关的防护措施；另一方面需要加大智能化保护设备的应用，比如一些专门为矿井和大型企业工程配备的电网保护设备，在保证电网安全和规避越级跳闸的风险等方面更具智能化和可操作性，也是保护煤矿井下工作正常进行的有力措施。
参考文献：
[1] 马星河，王永胜，闫炳耀. 基于GOOSE的煤矿井下防越级跳闸方案研究[J]. 工矿自动化. 2013（01）
[2] 张建，张素萍，侯振堂，张强. 基于阶段式电流保护的煤矿防短路越级跳闸系统[J]. 煤矿安全. 2012（06）
[3] 乔淑云，李德臣. 矿井高压电网防越级跳闸保护系统设计[J]. 徐州工程学院学报（自然科学版）. 2011（04）
[4] 张军，戚风林，常士中，申祝江，刘云龙. 6kV配电室越级跳闸原因分析与改进[J]. 河南冶金. 2010（01）