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摘要：随着我国煤炭事业的不断发展，煤炭开采水平的不断提高，对矿井供电的要求也不断提高，面对供电系统越来越复杂、供电级数越来越多，供电事故也屡有发生，并且多次出现开关越级跳闸现象而引起的大面积停电。在事故处理方面，由于缺乏电网监测监控系统，对事故发生的时间和地点很难准确判断，从而影响了矿井的正常生产。本文着重介绍了越级跳闸的原因及相应的解决方案，为杜绝煤矿大面积停电，防止越级跳闸事故发生提供了参考，保障了矿井的安全生产。
关键词：煤矿井下 越级跳闸 原因分析 解决措施
中图分类号：TD82
一、引言
煤矿矿井供电安全是煤矿安全生产的重要组成部分，能否实现供电安全制约着煤矿的安全生产。但是由于煤矿环境复杂、负荷经常变化，井下供电系统时常会发生越级跳闸事故，造成矿井大面积停电，若不能及时排除故障不但会影响生产还会导致瓦斯积聚，对矿井造成威胁。因此防止越级跳闸事故的发生是煤矿安全供电的重中之重。所以深入分析越级跳闸的原因，并制定行之有效的措施，对煤矿的安全供电具有十分重要意义。
二、煤矿井下越级跳闸事故原因分析
1、地面高压开关柜与井下高压隔爆真空配电装置定值不匹配
目前在我国绝大多数矿井使用的隔爆型电气设备未与地面高压配电柜形成合理配套，特别是没有合理的继电保护装置配合，煤矿井下所使用的高压配电装置其动作时间=保护器动作时间+高压隔爆真空配电装置固有时间，当开关与保护一起配套使用时，保护动作均大于0.2s，而由地面向井下供电的高压开关速断≤0.2s，当地面高压配电柜与井下高压配电装置配套使用时，在发生短路故障时，地面高压配电柜速断动作快于井下高压，极易发生越级跳闸事故。
2、井下隔爆真空配电装置失压脱扣器动作快于过流保护动作
按照《煤矿安全规程》的相关规定，井下高压电动机、动力变压器、高压控制设备应具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护，为了避免断电后再次送电，设备带负荷直接启动，因此煤矿井下高低压开关均装设失压脱扣装置，当运行电压高于65%，失压脱扣装置保持吸合状态，当运行电压低于35%，失压脱扣装置迅速分断。因此当电网出现短路时，失压脱扣装置动作可能快于设置延时的过流保护动作，从而产生了越级跳闸，引起了井下大面积停电。
3、保护器精度差
井下保护器基本上是半模拟半数字保护，出现定值飘移现象，造成保护误动或拒动，同时保护器精度差，定值不能连续调整，只能按倍率调整，无法实现上下级变电所的配合，导致越级跳闸。比如，井下变电所的高压真空开关的CT变比为200/5，那么针对此开关的保护器所能设置的短路定值一般情况下就是1.6倍、2倍、3倍、直到10倍，而由于不能连续调整所导致的实际保护定值与计算的短路电流值不能形成配合，此种情况下极易引起越级跳闸，而现有井下保护没有解决低电压问题，由于电网系统的电压波动也容易造成井下大面积停电。
4、漏电保护选择性差造成越级跳闸
煤矿电网接地方式十分复杂主要有稳定性接地、瞬时性接地两种接地方式，每一种接地方式又包括电弧性接地、电阻性接地和直接接地等多种类型。复杂多变的接地形式造成故障的多样性。因此发生接地漏电故障时不易选择判断漏电线路，为了防止电网接地故障造成的安全事故，必须采取措施限制单项接地电容电流不超过20A，为满足要求，煤矿企业采取装设无功补偿装置的方法，装设补偿装置的电网当发生漏电故障时更难确定漏电线路，常用的功率方向选择性漏电保护失效，引起漏电装置误动，造成煤矿电网越级跳闸。
5、井下供电系统整定方案存在缺陷
目前井下所采用的整定方法是依据煤炭工业部制定的《煤矿井下供电三大保护细则》第六条中用于1200v及以下低压电缆线路的短路保护整定计算方法，其做法是计算出线路的最大负荷电流，这种做法所得到的值要比按短路电流整定得到的值小得多，这是造成井下各级开关发生越级跳闸事故的原因之一。
6、线路短造成保护定值无法区分
短线路短路电流的变化平稳，始末端短路电流差值小，按躲过线路末端最大短路电流整定，一般保护灵敏度小于1，电力系统规程中建议在灵敏度小于1的情况下不宜装设电流速断保护，但是《煤矿安全规程》中严格规定井下供电系统必须装设速断保护，不能甩掉不用。此时一般按同一灵敏系数法整定，造成线路在最小运行方式下有保护范围，可是在最大运行方式下可能会发生越级跳闸。
三、煤矿井下越级跳闸事故解决措施
1、对高低压开关失压保护装置设置延时动作时间，并采用专用的操作后备电源
在井下高低压开关中增加专用的操作后备电源并去掉机械性失压脱扣装置。采用微机综合保护装置，设置失压延时保护，并使用失压保护动作时间大于短路保护动作时间，避免失压保护先于短路保护动作的情况发生，保证各种保护时间的有机结合，增设专用的后备电源，完美的解决了失压保护装置在开关失压后不能正常分断这一问题。
2、完善井下各级开关保护整定
优化煤矿地面与井下定值配合方案，在满足保护可靠系数的情况下，地面可适当放大保护定值，使入井回路电缆实现分段保护，在满足设备运行的前提下，井下尽量缩小速断保护定值，并且保证保护配合不存在盲区，逐级保护整定按实际情况进行降级整定，正确的整定配合是预防越级跳闸事故的有效手段之一。
3、实现井下配电自动化
井下配电自动化可提高井下采区变电所的安全可靠运行水平，采区变电所配套自动化系统，多数具有故障诊断功能，除了微机保护能迅速发现被保护对象的故障并切除故障外，有的自动化装置兼有监视其控制对象是否正常的功能，发现其工作不正常可及时发出警示信息，通过通讯线路判断故障点。因为保护装置从检测其短路电流和主机发生跳闸指令几乎是同时的，所以发生越级跳闸时主机通过检查哪个开关最先发生跳闸指令，可准确判断故障区域。
4、对重要负荷采用独立回路或双回路供电
煤矿井下高压供电网络常采用多级电缆串接构成。这种供电形式极易产生越级跳闸，甚至井下大面积停电。在实际生产中，针对井下一些重要的负荷，应该采用独立回路供电的方式，对某些如果停电会影响矿井安全的重要负荷建议采取双回路的供电方式，确保供电系统可靠性。随着科学技术的不断发展，供电线路越来越复杂，在满足安全生产的前提下，应该不断优化供电结构，以减少越级跳闸事故的发生。
5、加强供电管理
严格按照《煤矿安全规程》的相关要求按时认真开展配电系统继电保护装置检查、整定，负荷变化时及时整定。确保保护定值准确、保护装置动作灵敏。不断优化供电系统，减少不合理供电，对煤矿一类负荷采取双回路供电，井下局部通风机和动力分段供电，梳理矿井供电系统并进行优化设计，另一方面加强日常检查检修工作，电气设备的正常工作在于日常维护，针对电缆及电气设备落实责任制度，提高电气设备的维修质量，加强对电气设备的监管力度和包机制度，杜绝“失爆”，做到“三无”，加强职工的责任意识。减少事故跳闸次数。
四、结语
本文主要分析了煤矿井下发生越级跳闸的原因，并结合生产实际提出了几种切实有效解决越级跳闸的方法，极大程度上避免了越级跳闸事故的发生，对煤矿的安全供电具有重大的意义。
关键词：煤矿井下 越级跳闸 原因分析 解决措施
中图分类号：TD82
一、引言
煤矿矿井供电安全是煤矿安全生产的重要组成部分，能否实现供电安全制约着煤矿的安全生产。但是由于煤矿环境复杂、负荷经常变化，井下供电系统时常会发生越级跳闸事故，造成矿井大面积停电，若不能及时排除故障不但会影响生产还会导致瓦斯积聚，对矿井造成威胁。因此防止越级跳闸事故的发生是煤矿安全供电的重中之重。所以深入分析越级跳闸的原因，并制定行之有效的措施，对煤矿的安全供电具有十分重要意义。
二、煤矿井下越级跳闸事故原因分析
1、地面高压开关柜与井下高压隔爆真空配电装置定值不匹配
目前在我国绝大多数矿井使用的隔爆型电气设备未与地面高压配电柜形成合理配套，特别是没有合理的继电保护装置配合，煤矿井下所使用的高压配电装置其动作时间=保护器动作时间+高压隔爆真空配电装置固有时间，当开关与保护一起配套使用时，保护动作均大于0.2s，而由地面向井下供电的高压开关速断≤0.2s，当地面高压配电柜与井下高压配电装置配套使用时，在发生短路故障时，地面高压配电柜速断动作快于井下高压，极易发生越级跳闸事故。
2、井下隔爆真空配电装置失压脱扣器动作快于过流保护动作
按照《煤矿安全规程》的相关规定，井下高压电动机、动力变压器、高压控制设备应具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护，为了避免断电后再次送电，设备带负荷直接启动，因此煤矿井下高低压开关均装设失压脱扣装置，当运行电压高于65%，失压脱扣装置保持吸合状态，当运行电压低于35%，失压脱扣装置迅速分断。因此当电网出现短路时，失压脱扣装置动作可能快于设置延时的过流保护动作，从而产生了越级跳闸，引起了井下大面积停电。
3、保护器精度差
井下保护器基本上是半模拟半数字保护，出现定值飘移现象，造成保护误动或拒动，同时保护器精度差，定值不能连续调整，只能按倍率调整，无法实现上下级变电所的配合，导致越级跳闸。比如，井下变电所的高压真空开关的CT变比为200/5，那么针对此开关的保护器所能设置的短路定值一般情况下就是1.6倍、2倍、3倍、直到10倍，而由于不能连续调整所导致的实际保护定值与计算的短路电流值不能形成配合，此种情况下极易引起越级跳闸，而现有井下保护没有解决低电压问题，由于电网系统的电压波动也容易造成井下大面积停电。
4、漏电保护选择性差造成越级跳闸
煤矿电网接地方式十分复杂主要有稳定性接地、瞬时性接地两种接地方式，每一种接地方式又包括电弧性接地、电阻性接地和直接接地等多种类型。复杂多变的接地形式造成故障的多样性。因此发生接地漏电故障时不易选择判断漏电线路，为了防止电网接地故障造成的安全事故，必须采取措施限制单项接地电容电流不超过20A，为满足要求，煤矿企业采取装设无功补偿装置的方法，装设补偿装置的电网当发生漏电故障时更难确定漏电线路，常用的功率方向选择性漏电保护失效，引起漏电装置误动，造成煤矿电网越级跳闸。
5、井下供电系统整定方案存在缺陷
目前井下所采用的整定方法是依据煤炭工业部制定的《煤矿井下供电三大保护细则》第六条中用于1200v及以下低压电缆线路的短路保护整定计算方法，其做法是计算出线路的最大负荷电流，这种做法所得到的值要比按短路电流整定得到的值小得多，这是造成井下各级开关发生越级跳闸事故的原因之一。
6、线路短造成保护定值无法区分
短线路短路电流的变化平稳，始末端短路电流差值小，按躲过线路末端最大短路电流整定，一般保护灵敏度小于1，电力系统规程中建议在灵敏度小于1的情况下不宜装设电流速断保护，但是《煤矿安全规程》中严格规定井下供电系统必须装设速断保护，不能甩掉不用。此时一般按同一灵敏系数法整定，造成线路在最小运行方式下有保护范围，可是在最大运行方式下可能会发生越级跳闸。
三、煤矿井下越级跳闸事故解决措施
1、对高低压开关失压保护装置设置延时动作时间，并采用专用的操作后备电源
在井下高低压开关中增加专用的操作后备电源并去掉机械性失压脱扣装置。采用微机综合保护装置，设置失压延时保护，并使用失压保护动作时间大于短路保护动作时间，避免失压保护先于短路保护动作的情况发生，保证各种保护时间的有机结合，增设专用的后备电源，完美的解决了失压保护装置在开关失压后不能正常分断这一问题。
2、完善井下各级开关保护整定
优化煤矿地面与井下定值配合方案，在满足保护可靠系数的情况下，地面可适当放大保护定值，使入井回路电缆实现分段保护，在满足设备运行的前提下，井下尽量缩小速断保护定值，并且保证保护配合不存在盲区，逐级保护整定按实际情况进行降级整定，正确的整定配合是预防越级跳闸事故的有效手段之一。
3、实现井下配电自动化
井下配电自动化可提高井下采区变电所的安全可靠运行水平，采区变电所配套自动化系统，多数具有故障诊断功能，除了微机保护能迅速发现被保护对象的故障并切除故障外，有的自动化装置兼有监视其控制对象是否正常的功能，发现其工作不正常可及时发出警示信息，通过通讯线路判断故障点。因为保护装置从检测其短路电流和主机发生跳闸指令几乎是同时的，所以发生越级跳闸时主机通过检查哪个开关最先发生跳闸指令，可准确判断故障区域。
4、对重要负荷采用独立回路或双回路供电
煤矿井下高压供电网络常采用多级电缆串接构成。这种供电形式极易产生越级跳闸，甚至井下大面积停电。在实际生产中，针对井下一些重要的负荷，应该采用独立回路供电的方式，对某些如果停电会影响矿井安全的重要负荷建议采取双回路的供电方式，确保供电系统可靠性。随着科学技术的不断发展，供电线路越来越复杂，在满足安全生产的前提下，应该不断优化供电结构，以减少越级跳闸事故的发生。
5、加强供电管理
严格按照《煤矿安全规程》的相关要求按时认真开展配电系统继电保护装置检查、整定，负荷变化时及时整定。确保保护定值准确、保护装置动作灵敏。不断优化供电系统，减少不合理供电，对煤矿一类负荷采取双回路供电，井下局部通风机和动力分段供电，梳理矿井供电系统并进行优化设计，另一方面加强日常检查检修工作，电气设备的正常工作在于日常维护，针对电缆及电气设备落实责任制度，提高电气设备的维修质量，加强对电气设备的监管力度和包机制度，杜绝“失爆”，做到“三无”，加强职工的责任意识。减少事故跳闸次数。
四、结语
本文主要分析了煤矿井下发生越级跳闸的原因，并结合生产实际提出了几种切实有效解决越级跳闸的方法，极大程度上避免了越级跳闸事故的发生，对煤矿的安全供电具有重大的意义。