礦區電網的安全運行

摘要：礦區電網既關系著礦井的安全，又直接影響著礦區的效益。如何根據礦區電網的特點，確保礦井的用電安全和可靠運行、避免多點并網、配置合理的繼電保護、抑制諧波污染是本文討論的重點內容。

關鍵詞：礦區；電網；安全運行

焦作煤礦是一個水大、瓦斯大、地質條件復雜的礦井。據測算，礦區每采一噸煤炭需要排出40多噸水，排水電耗占整個礦井用電量的50％左右，是構成煤炭生產的主要成本之一。

礦區先后根據礦井的地理位置建了三個煤矸石自備電廠，裝機容量為25MW機組四臺，60MW機組兩臺，其中兩臺25MW機組為熱電聯產機組，三個電廠有各自的并網線絡，互不聯結，且由于受歷史條件的影響，造成西部電廠上網，東部礦井吸網的局面。

為了降低成本，同時也為了脫貧解困，走出低谷，經過論證通過110KV線路，將東西部電網聯結起來，實現余缺互補，同時實現自發自用，減少上網量和吸網量，達到降低成本的目標。

由于礦區三個電廠有各自的不同并網點，礦區電網形成后，要達到安全經濟運行，必須解決好幾個問題。

一、電磁環網對電網的影響

電磁環網是指電網系統通過不同的電壓系統而形成合網的過程。由于電壓系統不同，就必然會造成同一個系統的電壓，是由某一個高電壓經過不同的變化元件和不同的降壓次數而形成，如一個10KV系統，有的直接110KV降壓成10KV，也有110KV先降壓成35KV，再由35KV降壓成10KV的，這兩個10KV系統盡管在相位和電壓的大小是相當的，但當這兩個10KV系統相并時，就會有一定的環流出現，環流過小會影響系統中元件(變壓器、線路)的出力、分配，造成某個元件的過負荷或欠負荷。

解決電磁環網影響的辦法，通過實踐，我們認為解決的辦法有以下幾點：

1.有條件的地方可以通過調整線路的參數加以解決，減少并網的環流，主要是在線路中加上適當的電感元件解決。

2.盡量堅持一點并網的原則，這也是電力系統中強調的，若需并網，且電磁環網不致于影響系統穩定運行的，并網時間要盡量短。

3.倒回路時盡量采用低電壓并網，以減少電磁環網的影響，如我們的東西部并網若在35KV并網時，在礦區運行方式不改變的情況下，并網點的指標可以變化40％左右，若在6KV并網，則并網點的指標變化不足20％。極大地保證了電網的穩定運行。

二、配置合理的繼電保護系統

繼電保護裝置是一種能反映電力系統故障和不正常狀態，并及時動作于斷路器跳閘或發生信號的自動化設備。電網的繼電保護系統是電網穩定運行的關鍵，是一種能反映電力系統故障和不正常狀態，并及時動作于斷路器跳閘或發出信號的自動化保護。傳統的電磁式、機電式繼電保護裝置的主要缺點是動作選擇性差，可調性差，相對可靠性較低，對于簡單電網還可適用，但對于礦區稍微有點復雜的網則顯的力不從心。首先表現在動作慢。電磁式繼電器為了動作可靠，傳統的定時限差別設為0.5s，過短則不能正確分辨事故，過長則會擴大事故。電力系統出口繼電器的時限有限制，一般不超過2s。這樣礦區的自網內的保護時限設置只能是1.5s、1s、0.5s速斷四個動作時限。對于簡單的網絡，它是可以滿足可靠性和選擇性要求的，但對于稍復雜的網絡，既不能滿足選擇性的要求，擴大了停電范圍，增加了事故的概率。解決的辦法只有使用微機綜合保護，因微機綜合保護的時限差可以選為0.3s，仍能滿足選擇性的前提下可靠動作，動作時限可以由原來的四級增加為七級。

設置合理的低周減載保護，使系統在脫網情況下能夠穩定運行，低周減載是指電力系統的交流頻率在低于額定周波一定時量，切斷系統內不太重要或停電損失較小的用電負荷，使系統內的發電機組出力和用電負荷相匹配，從而使重要的用電負荷達到不間斷目的。過去的電磁式繼電保護由于機械慣性較大，對于周波的分辨率較低，分辨率一般約為0.2Hz左右，而采用的電子型低耗繼電器在50Hz時的測量精度誤差小于0.015Hz，這就大大提高了系統的靈敏度，使系統始終保持在穩定運行狀態，保證重要負荷的用電，減少事故損失。

但也要注意有些自動化綜合保護系統中，內部設有低電壓滑差閉鎖，主要是針對系統中發生短路時頻率變化可能引起的誤動，這種保護也掩蓋了系統中較大機組突然停機時，也會造成電壓下降較快的現象，從而不能有效切除需低周減載的負荷，使系統陷入被拖垮的危險之中。

三、電網電容電流及高次諧波的治理

隨著礦區自供網的逐步形成，由于網架內35KV及6KV系統都為中性點不接地系統，若電容電流超標，系統發生接地故障時，會形成諧振，造成過電壓。據資料介紹，電容諧振引起的過電壓可以達到3倍以上，這種過電壓遍及全系統，且持續時間較長，將會危及電網內電氣設備的安全。在未形成自供網前，我們的系統都和公用網連接，而公用網會根據其系統的工作情況和結構形勢安裝有可靠的接地消弧線圈補償裝置。自網運行后，運行方式有了很大的改變，通過測試和計算等手段，加裝消弧線圈接地裝置，并實現自動跟蹤補償，以達到當系統發生接地時，迅速抑制系統過電壓，同時對電容電流進行補償，制止系統振蕩。

隨著礦井生產的不斷延伸，所使用的生產設備容量也愈來愈大，同時變頻整流設備也呈現迅速增加的趨勢，主提升機、主扇風機等使用變頻調速的裝置也愈來愈多，這雖然提高了自動化程度，帶來了明顯的節電效果，但也帶了諧波對電源的污染問題。我公司某礦主井使用的是交交變頻提升，副井采用的直流提升，經過測試，主井的特征諧波為11、13、23、25次諧波，副井的特征諧波為5、7、11次諧波，在6KV系統側疊加后，超標諧波次數為11、13次，必須采取就地就近治理的原則，否則同樣會影響系統的安全。

礦區自用網形成以后，我們會不斷的遇到一些新的問題，需要不斷的開拓思路，根據網架結構進行全面規劃，逐步完善系統，加強人員培訓，從而保證電網的安全運行。