煤礦供電系統(tǒng)的風(fēng)險控制

石華偉

(神華神東布爾臺煤礦運轉(zhuǎn)二隊,內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017200)

煤礦供電系統(tǒng)的風(fēng)險控制

石華偉

(神華神東布爾臺煤礦運轉(zhuǎn)二隊,內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017200)

目前我國對能源的需求急劇增長,煤礦開采行業(yè)成為了國家經(jīng)濟命脈息息相關(guān)的產(chǎn)業(yè),隨著大型煤礦的開發(fā),大型機電設(shè)備都投入到井下使用,這些大型設(shè)備不僅對電量需求較大,并且在使用過程當(dāng)中,產(chǎn)生了繼電保護問題、諧波問題、諧振問題和井下長距離控制問題等,其中用電安全和諧波對煤礦供電系統(tǒng)造成了巨大風(fēng)險,當(dāng)前煤礦對于礦井輸電系統(tǒng)的風(fēng)險控制提到了一個新高度。針對煤礦供電系統(tǒng)中存在的安全風(fēng)險,提出了風(fēng)險控制措施,為煤礦供電系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運行提供支撐。

煤礦供電 供電系統(tǒng) 風(fēng)險控制

1 引言

煤礦供電系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)的重要動力保障。一旦電力中斷，生產(chǎn)將被迫停止，同時由于煤礦井下存在瓦斯和涌水，停電后極易發(fā)生瓦斯積聚、瓦斯爆炸、淹井等惡性事故。做好煤礦供電系統(tǒng)風(fēng)險控制，關(guān)系到煤礦的安全穩(wěn)定的生產(chǎn)。

2 供電系統(tǒng)中存在的問題

2.1 繼電保護配合問題

當(dāng)前礦井用電電壓和載荷逐漸增高，一般為6KV或者10KV，然而，這對高電壓供電系統(tǒng)，目前，針對煤礦專有的繼電器保護方案尚未出現(xiàn)。然而在工業(yè)輸電和居民用電繼電器保護方面的技術(shù)十分成熟，為了煤礦供電更加安全，通過借鑒電力行業(yè)繼電器保護設(shè)計，然后加以安全性的改造，就可以最大限度的提高煤礦輸電安全。然而，當(dāng)前煤礦輸電系統(tǒng)當(dāng)中繼電器保護配合當(dāng)中常見的問題有負荷大，供電線路多，煤礦井下情況復(fù)雜等，這些都約束了煤礦供電系統(tǒng)繼電保護的設(shè)置，不能夠完全與供電行業(yè)當(dāng)中的設(shè)置原則保持一致。

2.2 諧波電流問題

近年來，隨著電力行業(yè)技術(shù)的革新與發(fā)展，高性能的元件在供電系統(tǒng)當(dāng)中得到了推廣和使用，但是，凡事有利有弊，這些高性能元件在供電系統(tǒng)當(dāng)中產(chǎn)生的諧波電流，嚴(yán)重威脅了接入線路當(dāng)中設(shè)備和元件，并且降低了供電線路的壽命，不利于供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。在一般煤礦當(dāng)中，提升系統(tǒng)的功率都較大，常見的為1260kW，四象限變流技術(shù)在提升系統(tǒng)的電機中的應(yīng)用，極大的提高了提升效率和提升力，然而，類似提升馬達這種大型電機，在交流變相時產(chǎn)生了很多高次諧波，這些高次諧波侵入電機和線路當(dāng)匯總，造成了機電設(shè)備啟動故障，絕緣性能降低，影響設(shè)備壽命等，甚至還有可能造成人員的傷害。另外，煤礦供電系統(tǒng)當(dāng)中的諧波如果不及時消除，還可能影響到輸電線路的安全

2.3 系統(tǒng)發(fā)生諧振問題

一般煤礦的供電系統(tǒng)是中性點經(jīng)過消弧線圈接地的系統(tǒng)，6KV母線上有電磁式的電壓互感器TV，它的中性點經(jīng)消諧器接地。諧振現(xiàn)象主要是諧振電壓對輸電線路造成影響，而諧振電壓通常產(chǎn)生于供電系統(tǒng)恢復(fù)正常接地、電壓互感器中鐵芯飽和狀態(tài)，電感相增大，而磁阻抗減小，電壓互感器與其他電容之間容易產(chǎn)生振蕩回路，從而產(chǎn)生諧振電壓。諧振電壓加載在一相或三相中，形成破壞性巨大的過載電壓，輕則斷電，重則電機燒毀，設(shè)備絕緣失效，人員傷害等。并且還容易引起線路保險絲熔斷、電路跳閘、互感器被擊穿，而電壓保護裝置異常啟動，保護誤動，影響了正常的生產(chǎn)生活。

2.4 井下供電系統(tǒng)長距離控制問題

當(dāng)前在小煤礦被關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)的煤礦開采政策下，大型和超大型煤礦越來越多，煤礦供電系統(tǒng)也隨之承擔(dān)的負荷增大，裝機容量大的供電系統(tǒng)，在對井下長距離供電當(dāng)匯總，存在著電路壓降大，井下設(shè)備啟動困難，應(yīng)急電接入不順暢等問題。

3 煤礦供電系統(tǒng)風(fēng)險控制措施

3.1 繼電保護控制措施

為了解決當(dāng)前煤礦供電系統(tǒng)當(dāng)中繼電器保護的有效性，需要依據(jù)電力供電當(dāng)中繼電器保護配置方案，依據(jù)煤礦生產(chǎn)和風(fēng)險特點，制定一套完善的煤礦供電繼電器保護方案，從而讓煤礦生產(chǎn)過程隨時處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)。

(1)將煤礦供電系統(tǒng)分為井下和井上兩個部分，在井下和井上兩個部分的供電子系統(tǒng)當(dāng)中都設(shè)置變電裝置，保證繼電器可以較好的安裝進入煤礦供電系統(tǒng)當(dāng)中，同時區(qū)別對待煤礦供電系統(tǒng)和一般的電力行業(yè)供電系統(tǒng)，對現(xiàn)場的繼電器配置進行電流大小優(yōu)化，采用雙向繼電器配套安裝。(2)電力行業(yè)輸電網(wǎng)輸入電流通過井上變電裝置，輸送到井下編帶裝置，中間以電抗器來保證井上和井下輸電的安全。然而井上和井下的電源符合差異較大，因此，速斷動作電流成為了繼電器配置的重要內(nèi)容，在井上變電裝置通往井下的過程當(dāng)中，設(shè)置了限流裝置、繼電器、速斷動作電流保護器等。(3)變壓器保護，為保證變壓器后備保護的可靠性，應(yīng)該從電壓動作值和時限兩個方面考慮，即變壓器的電流保護的動作時限要與煤礦下井下路的III段時限相配合；變壓器保護的負壓閉鎖值應(yīng)該重新設(shè)定，應(yīng)按照變壓器低壓側(cè)末端若發(fā)生故障時的電壓元件的敏度來整定。如果考慮供電的安全可靠，以及保護的靈敏性，原則上最好退出復(fù)壓閉鎖。

3.2 諧波治理

大型煤礦當(dāng)中，供電系統(tǒng)無功功率造成的電壓波動和諧波污染等都是突出的問題，為此要進行有針對性的治理措施。

(1)根據(jù)煤礦生產(chǎn)供電系統(tǒng)的實際情況，特別是對供電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性進行檢測，確定諧波治理需要的系統(tǒng)補償容量，以及關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)對措施。(2)通常煤礦供電系統(tǒng)當(dāng)中，通過電網(wǎng)測試，然后對系統(tǒng)進行無功功率的補償，從而來抑制諧波出現(xiàn)。(3)常用的諧波抑制裝置是SCV，即靜態(tài)型動態(tài)無功補償裝置，該裝置是機電一體化設(shè)備，并且有良好的UI界面，通過選擇不同的頻段來確定所需要的補充容量。

3.3 消除諧振

諧振產(chǎn)生的原因多種，其中鐵磁諧振是十分常見，并且危害巨大的一種諧振原因，容易產(chǎn)生爆炸和熔斷絲熔斷等現(xiàn)象。煤礦供電系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)當(dāng)中是一個高風(fēng)險系統(tǒng)，并且也經(jīng)常出現(xiàn)煤礦供電系統(tǒng)的電力火災(zāi)，短路等，因此，要有針對性的消除諧振現(xiàn)象。

3.4 井下供電系統(tǒng)長距離控制解決措施

為了實現(xiàn)井下供電系統(tǒng)長距離控制，首先要加大短路電流，降低電路壓降等措施。第一，縮短電纜長度來降低壓降。第二，要降低電路壓降，需要改善電能的質(zhì)量。第三，增加短路電容。

4 結(jié)語

煤礦山安全生產(chǎn)一直以來是國家和政府重點關(guān)注的，煤礦安全生產(chǎn)工作是一項長期的、艱巨的任務(wù)，煤礦供電系統(tǒng)，存在的安全隱患較多，并且涉及的范圍也較廣，加上煤礦井下情況負責(zé)，存在瓦斯柏查的風(fēng)險。因此，要從供電系統(tǒng)本身出發(fā)，提高供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

[1]劉小柯.小煤礦供電系統(tǒng)安全性能探討[J].煤礦機械,2009,10:178-181.

[2]賈利平. 煤礦供電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢[J]. 科技創(chuàng)業(yè)家,2013,15:91.

[3]高虹.提高地方煤礦供電系統(tǒng)安全性的思路[J].煤炭工程,2006,09:19-20.