探究煤礦供電系統的改造設想

劉 超 呂成泉

山東萬祥礦業有限公司 山東 濟南 271107

1 煤礦供電系統的現狀

目前我國很多生產礦井仍然有著長長的架空輸電線路,并且隨著礦井的相繼延伸而全面得到使用,有的輸電線路使用年限已經超過了40年,較近的也已經使用了20年之久。尤其是在一些地面變化情況較大的情況下,隨著街道的變形、路面的起伏,一些導線相對于地面的安全距離變小,加之輸電線路使用的混凝土線桿經過多年的風雨侵蝕已經出現了很多裂紋,甚至水泥脫落,存在很大的供電隱患,嚴重威脅煤礦井下的供電安全和附近居民的人身安全。

2 煤礦供電系統的發展

隨著煤礦產煤量的持續增加,礦井生產用電負荷日益增加,供電系統中存在許多落后淘汰供電設施,已不能滿足井下正常生產供電。礦井大面積突然停電后,由于事故告警信息較少,往往很難判斷故障原因和故障部位,只有通過試送電進行供電恢復和故障查找,當試送電到故障線路后,再一次造成大面積停電,這時才判斷出故障回路,這樣不僅造成二次大面積停電,而且使電力電纜受到二次故障沖擊,嚴重影響井下供電系統安全。因此,需要不斷優化礦井供電系統,努力研究提高供電可靠性的方法及對策。

目前大多數的煤礦均采用戶外的變電設施,一般電壓等級為35kv有主變壓器、高壓隔離開關、斷路器、電壓互感器、電流互感器等高壓輸變電開關設備。現如今來看,部分設備還是比較陳舊的,對于這些設備的運行、維修保養也非常的繁瑣,還有一個比較嚴重的問題就是在運行的過程中絕緣值下降變化特別明顯,對于企業的安全生產有著較大的影響。這些老舊設備的機構銹蝕嚴重、密封性差、污垢較多,這樣就會造成電氣設備接觸不良、發熱、受潮、閃絡等現象,嚴重時會引起接地、短路等事故,這些現象也正是因為他們的自身結構特點決定的。因此應該采取新的防護措施,使用新的產品,目前比較先進的有ZW7－40.5型戶外高壓真空斷路器、LZW－35型戶外高壓電流互感器和JDZW35型戶外干式電壓互感器等等,以新產品逐步替換老舊設備,對于整個35kv供電系統的可靠運行有著不可小視的作用。

現如今較多的礦井還都是采用一般的高防開關,其作用僅僅在過載、接地、短路時才會出現保護作用和進行無壓釋放等等。但是這種保護作用對動作時間的要求比較低,也沒有選擇性,精確度不高。如果選用新型的BGP9l－6AK型真空高防開關,靈敏可靠,保護功能全,具有很多保護功能,如：對負載側出現的短路故障,進行限時速斷保護；對負載側出現的持續過載,實施反時限保護；負載側出現的斷續過載等。

有的礦井還一直采用油浸紙絕緣高壓電纜,這種電纜鋼鎧易銹蝕,絕緣程度低,經常發生擊穿、短路等故障,導致失電。現在我們經常使用的是交聯聚乙稀內部鋼帶鎧裝護套電力電纜,從地面降壓站由井下主要運輸巷、斜井提升軌道巷等巷道經過簡單吊掛即可實現井下供電,且不易發生故障。交聯聚乙稀電纜接頭可采用專用的電纜連接附件和連接技術,安全可靠,減少了因接頭質量不好而發生事故的概率,大大提高了供電可靠性,降低事故率。

3 煤礦供電系統的現代化技術應用

3.1 電源快速切換裝置應用 根據煤礦安全生產的供電要求,煤礦主供電系統需采用雙回路供電來保證其設備的正常連續運轉。快速切換電源,保證下級開關不跳閘,使用電設備實現不失電的效果,可以說安裝電源快速切換裝置是一個最安全、有效的辦法。煤礦用電有多種切換方式,依靠電源開關的動作順序分類一般可分為并聯切換、串聯切換和同時切換；按照電源切換速度分類,可分為殘壓切換、同期捕捉切換、長延時切換和快速切換；按照電源切換的啟動原因分類,又可分為異常失壓或誤跳引起的切換、手動切換,手動切換的接線方式相對容易,主要是通過手動啟動或關閉來實現。

電源快速切換裝置能夠及時準確的判斷線路故障,當一回路電源線路發生故障停電時,能夠快速的切換至另一回路電源線路供電,避免了礦井大面積失電現象,使主供電系統更加安全可靠,為礦井安全生產奠定了堅實的基礎。

3.2 煤礦變電站綜合自動化技術應用 變電所綜合自動化技術是將變電站的二次設備經過功能性組合和優化設計,利用先進的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信號處理技術,實現對變電站的主要設備和輸配電線路自動監視、測量、自動控制和微機保護,同時實現與調度中心通信等綜合性的自動化系統。變電所綜合自動化技術的優點非常突出：可利用軟件實現在線監測,具有故障診斷等功能；可大大提高電壓合格率,降低損耗,節約電能；可與礦內局域網連接,實現遠程數據監測和在線修改；具有故障自檢功能,可定期診斷自身系統內部故障；與調度中心通過環網聯網,實現遠程控制。變電站綜合自動化技術的應用,真正實現了 “五遙”功能,為煤礦安全生產奠定了堅實的基礎。

3.3 防越級跳閘技術應用 由于煤礦井下供配電網絡運行環境和設備的特殊性,導致井下供配電系統容易發生短路、過流、漏電、電壓波動等供電故障,經常導致保護聯鎖動作,故障排查極為困難,尤其發生越級跳閘事故時,只依靠人工方式進行排查,可能會延長事故影響時間,也可能會使事故擴大。

隨著科學技術的發展,技術人員已經研發出多種解決方案,其中使用最為普遍的是光纖縱差保護法。下級開關光纖縱差保護器的輸出信號通過光纖接入上級開關光纖縱差保護器,上級開關光纖縱差保護器計算兩臺開關的電流差值。正常運行時,兩個開關之間線路不發生故障,流過的電流相等,電流差值為零,當兩臺開關之間線路出現故障時,短路點上級開關會流過大電流,上下級開關流過的電流不相等,會有一定的電流差值,當電流差值達到保護器的跳閘啟動值時,短路點上級開關跳閘,切斷電源。當短路點的上級開關因故障拒動時,它的上一級開關保護器的定時限過流保護啟動,延時約100ms后動作,切斷故障回路,作為下級開關的后備保護。

3.4 高壓選擇性漏電保護裝置應用 根據《煤礦安全規程》第453條規定：井上、下變電所的高壓饋電線上,必須具備有選擇性的單相接地保護；向移動變電站和電動機供電的高壓饋電線上,必須具有選擇性的動作于跳閘的單相接地保護。

選擇性漏電保護是指當電網發生漏電故障時,能夠有選擇的發出故障信號或切斷故障支路,保證非故障部分繼續運行,從而減小故障影響范圍,便于查找漏電故障點,縮短事故影響時間。高壓選擇性漏電保護裝置除了具有保護功能外,還具有故障記錄、網絡通信等輔助功能,這對事故分析、故障處理和保護裝置的調試等有著非常重要的意義。

4 結束語

我國的煤礦就生產規模而言,一直為國內能源系統提供了良好優質的煤炭,為我國經濟發展做出了貢獻。伴隨著開采深度的增加,用電負荷也隨之增加,對煤礦供電系統應該有新的技術要求,我們必須根據企業自身特點,設計出一套安全可靠、經濟合理的煤礦供電系統。