礦井供電系統優化改造及應用

摘要：耿村煤礦井下大面積停電后，由于沒有記錄和告警信息，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，又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，重視礦井安全供電，優化礦井供電系統，研究提高供電可靠性非常必要。

關鍵詞：煤礦井下供電系統 優化改造 安全可靠

1 概況

耿村煤礦座落在舉世聞名的仰韶文化發源地、古城澠池城南，隴海鐵路、310國道、連霍調整公路橫貫礦區、井田東西走向4.5公里，南北跨起2.8公里，面積12.5平方公里，可采儲量15204.4萬噸。優越的地理、交通環境為耿村礦的發展提供了便利的條件，所生產的優質長焰煤，具有低硫、高揮發、不粘結等特點，是良好的工業和化工用煤，產品常年銷往東北、華中、中南等11個省市地區。

耿村煤礦是河南省義馬煤業集團的現代化骨干礦井，建礦20多年來，全礦5000名干部職工以“頑強拼搏、爭創一流”的企業精神為動力，累計生產原煤3351萬噸，實現利潤6億余元，為全國煤炭工業做出了突出貢獻，譜寫了一曲深化改革、科技興礦的輝煌篇章。

河南大有能源股份有限公司耿村煤礦在以董事長為核心的管理團隊帶領下，從上到下所有員工各司其職，分工協作，開拓創新，務實進取，追求卓越，推行富有活力的管理模式，使公司朝著已定目標不斷地發展前進。

隨著耿村煤礦生產用電負荷的日益增加，原供電系統存在需淘汰的電氣設備，不能滿足井下正常生產供電。我礦井下大面積突然停電后，由于沒有記錄和告警信息，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，又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，重視礦井安全供電，優化礦井供電系統，研究提高供電可靠性非常必要。

2 電力負荷分類

礦山電力負荷分為三類：突然中斷供電，造成生命危害和重大經濟損失給礦井帶來災難性危害，即要用雙回路獨立電源供電屬一級負荷；突然中斷供電，無生命傷亡，但對礦井大型地面空壓機、提升運輸設備等帶來危害即二級負荷；一般對礦井設備供電無特殊要求屬三級負荷。

3 問題提出

耿村煤礦井下供電系統出現大面積突然停電，造成的影響是對礦井安全供電和安全生產產生很大影響，以至于產量減產。根據我礦目前供電系統的實際運行狀態，分析如下：①我礦井下供電系統共分七個回路，其中：東區兩個回路、西區兩個回路、中央變電所兩個回路、風機專用一個回路，而往東、西區的兩趟生產供電線路中，供電電纜續接有QDZ系列電纜；②負荷分布不均勻，部分設備陳舊，零部件緊缺，無“MA”標志；③保護動作不靈敏，析測失控、定值動作不準，故障率高，嚴重影響礦井供電的安全性、可靠性。

4 優化改造實施方案

4.1 首先對井下供電系統三個區域主回路中的淘汰紙絕緣電纜進行更換，更換為符合高瓦斯礦井供電要求的MYJV22-185mm2電纜，達到了規程要求。

4.2 根據35KV變電所I、II回路兩個主變壓器容量不同（I回路16000KVA，II回路10000KVA），對井下負荷進行重新的分布調整；那就是在保證原生產供電系統的前提下，把西區延伸強力皮帶、東區延伸強力皮帶、東三延伸強力皮帶等調整到I回路運行，而各自的II回路只做熱備用；負荷調整后，II回路過流跳閘故障大大降低，讓充填峰谷時期，電壓也比較穩定，使整個供電系統的供電質量有了相對提高。

4.3 井下東、西采區變電所及風機專用系統中高爆開關的綜合保護器全部更換，更換為鶴壁廣大生產的綜合保護器；經調試，首先實現了地面自動化電力監控，其次保護功能齊全，參數整定準確，動作靈敏可靠。所謂的地面自動化電力監控，就是在地面集控中心，可以實現分、合開關，進行停送電操作，也可以實時監測到設備的運行狀態。如：主水泵在集控中心可以開停，并通過通訊系統觀測到水泵運行的電壓、電流、閥門的“開關狀態”及排水量；而功能齊全、動作靈敏可靠，是具有三段式過流保護及失壓、漏電等相關閉鎖保護功能。如：互感器為200＼5的高爆開關，電動機為450KW，那么根據開關整定原則的不同，過載整定值應為0.3、1.4A，時間為20s，只要過載電流超過整定值，延時到20秒，保護一定動作，開關斷開；漏電保護功能中，如設定零序電流為4A，零序電壓為23V，并根據絕緣降低的多少，只要超過整定值，開關自動跳閘，并顯示零序過壓、或零序I、II、III段，從而實現漏電閉鎖，不能重新合閘，只有處理好故障，解除漏閉，才能恢復送電；參數的準確性是說沒有換保護器時，在變電所互倒母線段，兩個進線開關同型號、同負荷、同絕緣，一個整定0.6，可以滿足運行條件，而另一個則跳閘，經調至0.8以后，才可以正常運行，說明參數整定具有一定的滑動性，而更換成鶴壁廣大的保護后，沒有出現過類似現象，因此說明準確率比較高。

4.4 防越級跳閘；越級跳閘造成的大面積停電，給值班人員的盡快恢復送電帶來極大不便，同時也掩蓋了選擇性漏電保護功能，而原本是要保護功能齊全、動作靈敏可靠，誰故障誰跳閘，但是越級跳閘會造成下一級開關失壓跳閘，檢測不到故障種類和故障開關，為了盡快恢復送電，要試送電，結果重復故障，造成二次停電，電力沖擊的機械能量使故障點的損壞程度增大，再次加大處理問題的難度。為解決這一問題，針對上支～下總和下支～上總開關，通過兩個手段來控制越級跳閘，一是依據生產負荷，對綜保定值進行準確整定；二是通過上下級開關各種保護整定的時間差來實現防越級跳閘。例如：我礦井下東區2#變電所3#高爆控東1#變電所1#高爆總進線（2#變電所3#高爆屬支開關，1#變電所1#高爆屬總開關），兩個開關容量相同，整定過載電流時，1#變電所1#高爆為6A，時間為20s，2#變電所3#高爆為6.1A，時間為21s，漏電保護原則上不延時，零序電流不超過6A，零序電壓不超過24V，上級比下級的兩個值分別稍大一點來實現選擇性漏電保護，而不越級跳閘，從而大大減少了事故的范圍。

4.5 井下采區變電所配件緊缺的高爆開關和不合格的設備進行淘汰性更換。東區1、2、3#三個變電所的35臺高爆開關，屬同一型號，型號為：PJG-系列，開關的合閘機構為易損件，影響供電的可靠性，為此將1#變電所的全部開關更換為PBG-6Y型，拆下的開關作為2、3#變電所的備用開關，這樣既避免了大面積更換等帶來的資金投入和影響生產，又保障了供電的可靠性。同時對沒有“MA”標志的500KVA干變更換成2000KVA的干變，在運行質量上得到了大大改善，提高了強力皮帶的運載能力，又降低了故障率及供電損耗，節約了供電成本。

5 結語

5.1 通過對井下供電系統的一系列優化改造后，大大減少了大面積突然停電帶來的一系列影響供電安全及生產安全的后果，其效果如下：①井下主回路動力電纜全部更換成統一型號后，保證了供電的可靠性和安全性。②I、II回路分列運行，負荷調整、均勻分布以后，使供電系統中相對薄弱環節的故障率大大降低。③開關綜合保護器各項功能投入，并依據負荷嚴格定值整定，保證了設備安全可靠運行，減少了大面積停電的故障和停電損失。④總開關和支開關的選擇性漏電方式的合理投入，減少了大面積停電故障和保護了設備及人身安全。⑤設備緊缺件及淘汰型設備的更換，保證了設備的正常運行，并符合規程規定要求。

5.2 通過對供電系統優化改造的實施，為我礦2012年原煤產量的順利完成和成本節約起到了事倍功半的作用，并為2013年的原煤生產的順利完成起到鋪墊。

參考文獻：

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[3]羅強.新安煤礦供電系統無功補償優化改造[J].中州煤炭，2011（01）.

作者簡介：

李大霞（1984-），女，本科，畢業于河南理工大學電氣工程及其自動化專業，河南開封人，助理工程師，現在河南大有能源股份有限公司耿村煤礦工作。