摘要：本篇文章针对矿山越级跳闸问题，从短路、漏电、电压波动等方面对越级跳闸的成因进行了剖析。在对当前防止越级跳闸的方法进行分析的基础上，提出了一种从短路、漏电和电压波动三个方面来防止越线跳闸的新思路。经实际应用表明，该方法可靠、速度快，对矿山的电力供应具有一定的借鉴意义。

　　关键词:供电系统,防越级跳闸,矿山

　　众所周知，矿山开采工作危险性较大，而矿山供电系统是保证矿山安全开采的关键。但是由于矿山开采工作环境恶劣，在实际工作中出现了不良因素，如，矿山供电线路复杂，各项子系统相互间出现结联，当井下某一个子系统大功率电气设备误操作或出现故障时将会导致地面供电系统越级跳闸，整个井下大面积停电停产，出现严重的安全隐患问题。

　　1防越级跳闸原理

　　在对矿山电力系统实施监测时，所采取的解决办法是根据电力系统的实际状况，经过相关的分析和研究，得出了一种可行的方案。在矿山工作过程中，为了保护矿山使用供电系统的安全，在变电站或井下中央变电所可能发生某些突发事件。当供电系统的运行时间比较长后，如果进行系统保护，可能会出现由于电能过大导致线路的负载过大。为了使供电系统能够正常工作，必须要有辅助节点的驱动继电器的应用，这会使得电网运行得更加安全。在供电系统中，越级跳闸通常发生在电流或电压异常增大的情况下，可能由短路、过电流等故障引起。为了防止电气设备过载或烧坏，保护装置会检测异常信号并及时采取措施，比如跳闸切断电路，从而保护电气系统正常运行。此外，防越级跳闸的原理在于对电流和电压的监测与控制。保护装置会对电流和电压进行实时监测，并根据设定值进行判断。当电流或电压超过设定值时，保护装置会及时采取措施。

　　2矿山供电系统防越级跳闸的原因

　　2.1保护控制装置出现问题

　　在供电网络运行稳定的过程中，保护控制装置的应用可以对供电系统的运行进行控制。当供电系统出现异常情况时，保护控制装置可以在保证线路安全的情况下来进行防越级跳闸。在矿山工作开展的过程中，施工单位要根据现场的实际情况来进行有关设备的选取。当保护装置的质量和性能提高了，才能满足矿山开采过程中的需要及对矿山的保护需求。保护装置能够对矿山开采过程中出现的安全问题和潜在危险及时进行预警。当保护装置被激活后，如果存在很大误差，会使设备的生产灵活性下降，不能起到预警和警示的作用。假如设备本身存在问题，工作人员在进行故障判断时，可能会出现误判的情况。在这种情况下，非常有可能出现越级跳闸的问题。光纤纵差保护是常见的防越级跳闸的方法之一，其应用可以大大减少越级跳闸的问题。但是，线路系统通常有多个终端，最简单的也有三个终端，这无形中就加大了解决线路问题的难度。目前，光纤纵差保护的研究尚未涉及三端及三端以上的原理。因此，在求解上述问题时，缺少理论依据，且在实际应用中也有一定的局限性。

　　2.2供电系统电压不稳定

　　矿山开采工作是一项复杂的工作，要想让矿山的生产顺利进行，就必须要有大量的电力设备来支撑。当矿山开采工作进行的时候，许多设备会同时运行，在这个时候供电系统的供电量最大，非常容易出现短期电压不稳定的情况。此外，外部环境如天气、温度等也会影响到矿山供电系统中的电压，使其发生变化。当电压波动很大，但未达到安全警戒线时，矿山供电系统的保护开关将自动启动，造成越级跳闸故障。

　　2.3继电保护导致越级跳闸

　　矿山的电力系统与普通的地表电力系统有很大的不同。矿山电力系统的供电线路很短，当发生线路故障时，线路首尾两端的电流相差不大。因此，必须提高继电保护的准确度。但是，在当前的矿山供电系统中，在线路出现故障时，很难通过电流值来判断，因此需要采取逐段延时检测的方法，这种方法也会引起矿山供电系统的越级跳闸。

　　2.4开关控制电源问题

　　矿山开采过程中会出现大量的金属粉尘，金属粉尘的危害较高，并且在矿山开采过程中可能会因为金属粉尘影响电气设备安全运行进而影响开采速度。工作人员在这种环境下进行工作，对他们的身体健康也有影响，并且金属粉尘到达一定浓度时，还有可能发生爆炸等危险事故，这会严重影响人们的生命财产安全以及矿山开采带来的经济效益和社会效益。为了避免出现爆炸问题，施工现场必须安装防爆开关和专用电源。防爆开关要安装在电路主线路周围，不能直接与主电路连接。这是因为主线路如果出现问题，防爆开关会直接受到影响，从而使保护装置的运行失效。由于矿山开采的性质，矿山供电系统是比较复杂的。如果线路中没有速断保护的话，会导致线路发生故障时，安全开关无法获得相关指令的问题。这时就会产生越级跳闸。

　　2.5失压保护整定难度高

　　当矿山保护线路发出线路压力异常的指令时，开关会收到相关信息。但是不同位置的开关会发生延迟问题。另外，某些失压保护装置跳闸的准确性不高，这也是造成跳闸保护整定失败的主要原因之一。当短路故障发生地点与母线间距过小时，容易产生母线失压，从而更容易引起其他开关保护系统的越级跳闸。此外，安装在矿山的开关总体质量和操作人员的动作速度也是造成越级跳闸故障的主要原因。

　　3矿山供电系统防越级跳闸的控制方法

　　3.1地面通讯保护法

　　地面通讯保护法是矿山供电系统防越级跳闸控制方法的一种。该种方法的工作原理主要是通过智能开关控制保护器等设备来进行地面通讯。为了判断矿山供电系统的短路位置，相关工作人员需要对矿山供电系统的电流信号进行收集，然后与有关数据进行对比，从而发现出短路的位置。将短路位置的有关信息通过地面检测设备进行有关命令的发出，工作人员获取有关信息之后就可以对矿山供电系统的短路位置进行管理，最后以跳闸的方式对线路的短路故障进行处理。在地面通信保护技术中，所有的控制工作都是通过计算机完成的，因此通信、判断、发出指令等工作迅速，可以在20ms之内对开关进行保护，并通过跳闸来实现短路故障的处理。此外，地面通讯保护技术中使用的保护装置十分特殊，当它正常运行时，会对本地的保护设备产生一些影响。所以，为了实现矿山供电系统的通信，必须要有一台具有地面通信保护技术的计算机设备一同控制，一旦发生了通信异常，就可以利用地面通信保护和当地保护技术将其切换后，利用局部通信进行处理。

       3.2电流速断闭锁法

　　最近研制开发的一种新型防越级跳闸保护装置，是目前比较常用的一种防越级跳闸方法。该方法称为电流速断闭锁法。电流速断闭锁法的主要功能是通过短路跳闸的闭锁装置以及软件延迟来实现的。该方法涉及了系统软件、防越级跳闸设备等部分，主要是通过采取两级防止越级跳闸的方法来实现对供电系统的保护。

　　电流速断闭锁法应用的过程中，收集短路闭锁信号的集成智能保护器会接收短路信号，并输出短路闭锁信号。当线路出现短路时，上级开关会有电流流过，但是下级开关不会有电流流过。当上级开关所配置的单独开关保护器检测到短路电流的时候，会及时地发出闭锁信号。为了快速的解决越级跳闸问题的出现，一般都会将上级开关的智能保护器的闭锁输入端与短路信号直接接触。这样在发生短路的时候，已经闭锁的上级开关会及时的发挥保护功能。当上级开关闭锁后，短路位置的下级开关保护器无法对短路大电流进行探测，这是因为此时下级开关保护器中的短路电流专用采集模块对电流的灵敏性不够。此时，相关工作人员获得的闭锁信号和短路信号不够完整。不完整的信号是无法发挥出原有的作用的，这时可以采用保护功能的不闭锁来进行解决。

　　3.3合理应用监控手段

　　运用通讯保护技术，把监测主机设置在对应的工作范围内，把智能保护区设置在矿山内，对矿山电力系统进行合理的保护，保证了电力供应系统在使用中的安全。在矿山电力系统的保护过程中，当智能保护器中的监测数值发生了变化或产生了误差时，要合理地使用所设定的监控主机，还要对所获取的相关数据进行详细的分析，并且要与规定的数值大小进行比较，以便判断出短路线路的情况。在正确判断出短路线路的位置后，智能保护器就会发挥其防止越级跳闸的功能。该设备可以发出相关信号来对上下级开关进行控制，通过开关的控制就可以实现防止越级跳闸的功能。工作人员要能够的认识到监控手段就是一种通信技术，这样才能够利用监控手段来进行电力系统的控制。例如，工作人员在启动断速跳闸时，一般所花费的时间为20ms。如果应用智能保护技术的话，启动的时间会更加的长。引起时间产生变化的主要原因是，地面上的主机系统要接收到有关信息才能够进行相应的判断。在此基础上，发出信号来进行实际的操作。这个过程的耗时就比较长，一般在40ms～120ms之间。根据以上内容可以知道，控制指令所耗费的时间要比跳闸的时间长一些，总体上来看，是能够满足使用需求的。

　　3.4光纤纵差保护法

　　光纤纵差保护技术的应用非常广泛，该技术比较先进和科学。相关工作单位为了取得更好的防越级跳闸的效果，必须合理的使用光纤纵差保护方法。该种方法的应用主要是通过光纤纵差保护器来发挥作用的，该仪器会对运行的设备进行合理的保护。如果电力系统的运行被外部的各种因素所影响，那么就会在工作中产生各种各样的故障，从而使系统的运行发生故障。这时，可以使用线路速度保护来实现相关的系统保护。在运用光纤纵差保护技术的过程中，其主要思想是合理地运用当前阶段的信号输入，在使用上下开关的纵差保护生成的信号来进行信息传递。工作人员需要将光纤纵差保护器放置在开关的顶端，以保证其在使用时的功能能够充分地发挥出来。

　　下级开关发送的有关信号是由上级开关接收的。上级开关接收到信号之后，就会对这些信息进行分析。通过运算分析后，可以直接得到供电系统中上下级电路实际电流差值的大小。当开关上下级通过的电流大小一样时，二者之间的电流差为0，这也是电路正常运行的状态。当线路出现短路情况时，上下级开关之间的电流差会很大。工作人员可以通过观察这两个电流值，来判断电路是否运行正常。在一些供电线路中，应用光纤纵差保护器来进行线路的保护更加有利于矿山供电系统的稳定运行。使用光纤纵差保护可以直接进行上下级开关电流差值的计算，并且可以给出具体的数值大小。相关工作人员需要将电流差值的大小与保护器的保护范围的有关数值来进行对比，如果电流差的大小超过了这个保护范围，那么就说明了供电线路的运行存在问题，需要对保护器进行保护。工作人员此时可以通过切断短路线路的方法，来使得矿山供电保护系统的运行安全。

　　3.5分站集中控制防越级跳闸技术

　　在矿山供电系统中，分站集中控制是最常用的一种防止越级跳闸的方法。在矿山供电系统中采用了分站集中控制技术，在电力系统中必须设置与之对应的分站设备。分站设备可以与防越级跳闸之间的开关联系起来。当矿山开采工作进行的时候，如果供电系统出现短路的情况，防越级跳闸开关能够迅速地检测到故障，然后及时的将有关信号传递给各个分站。当分站设备收到有关信号时，可以根据所获取的有关信息来判断故障的种类。在此基础上来发出相应的指令。当开关收到相关的指令时，会及时的进行关闭。这样就实现了对故障的有效控制。分站集中式控制方式对防止跨线跳闸有很好的效果，不过该方式仍然存在着一些问题。分站集中控制防越级跳闸技术对于分站设备之间的连接提出了更高的要求，在接下来的工作中，必须确保通信的及时畅通，否则在通信出现故障的情况下，将导致错误的判断，从而使得越级跳闸的功能无法实现。

　　4矿山供电系统防越级跳闸技术的应用趋势

　　4.1利用常规电力可解决越级跳闸问题

　　伴随着信息技术的迅速发展，新型的电力监测系统已大量的被应用到矿山的日常管理与检测中。这些系统的设计可更好地对矿山内部进行清晰明确的检测与监督，以免出现任何意外发生。此外，新型的电力监测系统对矿山的运行状态能够更好地进行检测，可保证矿山的安全性。但是因矿山供电系统设计较为复杂，在安装防越级跳闸设备时出现一定的难度。因此，在矿山供电系统中，为保证电力设备，就必须对矿山内部的电缆电路和光纤进行维护，并将其融入到内部光纤系统中，以此实现利用常规电力解决越级跳闸问题的方法。

　　4.2利用智能配网技术解决越级跳闸问题

　　假如在安装矿山供电系统防越级跳闸装置时可利用智能配网技术，将会对矿山设备的安装与运行有大幅度的提高。此外，安装防越级跳闸设备时还需增加高压微机保护设备与线路，如RS485，从基本的线路更换为RJ45（以太网），保障安全。为了防止出现矿山安全问题以及越级跳闸问题，在矿山供电系统中的电站内安装防爆交换机。通过此仪器的安装，可将电力系统安全的运输到矿山中。因此，在确保矿山供电系统得到充分保护的前提下，确保矿山安全。在安装过程中必须采用智能配网技术，不仅可提高设备安装的便捷性，还能彻底解决越级跳闸的问题。4.3利用集成保护解决越级跳闸问题

　　对矿山内部的设备进行全方面采样分析其产生的电压电流数据，再将电子信息传输到地面保护装置中，并全方位的对矿山工作进行监督以及观察设备的运行状态，这样可有效防止因电力波动出现的越级跳闸问题，保证矿山设备供电系统的安全运行。

　　5结语

　　矿山行业的发展需要大量的电力。当矿山在开采时，矿山供电系统需要同时供给多种设备和仪器运行所需的电力。如果矿山供电系统存在问题，并且相关工作人员没有进行合理的保护措施，将会带来极大的经济损失。为了保证矿山供电系统的安全，必须防止发生越级跳闸。相关单位要加大在此方面的研究，并且对有关事故的处理方法进行分析，不断的积累解决同类问题方面的经验，同时研究出更加符合实际需求的防越级跳闸的控制方法。在防止越级跳闸事故的过程中，工作人员要熟悉各个方法的特点以及矿山供电线路的问题，所采用的方法必须与现实相结合，同时要保证技术方法的先进性。这样才能确保电力系统在运行过程中不会发生失误，并为矿山工业的健康发展提供保障。