煤礦供電系統的風險控制

石華偉

(神華神東布爾臺煤礦運轉二隊,內蒙古鄂爾多斯 017200)

煤礦供電系統的風險控制

石華偉

(神華神東布爾臺煤礦運轉二隊,內蒙古鄂爾多斯 017200)

目前我國對能源的需求急劇增長,煤礦開采行業成為了國家經濟命脈息息相關的產業,隨著大型煤礦的開發,大型機電設備都投入到井下使用,這些大型設備不僅對電量需求較大,并且在使用過程當中,產生了繼電保護問題、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造成了巨大風險,當前煤礦對于礦井輸電系統的風險控制提到了一個新高度。針對煤礦供電系統中存在的安全風險,提出了風險控制措施,為煤礦供電系統穩定、可靠運行提供支撐。

煤礦供電 供電系統 風險控制

1 引言

煤礦供電系統是煤礦生產的重要動力保障。一旦電力中斷，生產將被迫停止，同時由于煤礦井下存在瓦斯和涌水，停電后極易發生瓦斯積聚、瓦斯爆炸、淹井等惡性事故。做好煤礦供電系統風險控制，關系到煤礦的安全穩定的生產。

2 供電系統中存在的問題

2.1 繼電保護配合問題

當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，目前，針對煤礦專有的繼電器保護方案尚未出現。然而在工業輸電和居民用電繼電器保護方面的技術十分成熟，為了煤礦供電更加安全，通過借鑒電力行業繼電器保護設計，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，當前煤礦輸電系統當中繼電器保護配合當中常見的問題有負荷大，供電線路多，煤礦井下情況復雜等，這些都約束了煤礦供電系統繼電保護的設置，不能夠完全與供電行業當中的設置原則保持一致。

2.2 諧波電流問題

近年來，隨著電力行業技術的革新與發展，高性能的元件在供電系統當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當中產生的諧波電流，嚴重威脅了接入線路當中設備和元件，并且降低了供電線路的壽命，不利于供電系統安全穩定的運行。在一般煤礦當中，提升系統的功率都較大，常見的為1260kW，四象限變流技術在提升系統的電機中的應用，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，在交流變相時產生了很多高次諧波，這些高次諧波侵入電機和線路當匯總，造成了機電設備啟動故障，絕緣性能降低，影響設備壽命等，甚至還有可能造成人員的傷害。另外，煤礦供電系統當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 系統發生諧振問題

一般煤礦的供電系統是中性點經過消弧線圈接地的系統，6KV母線上有電磁式的電壓互感器TV，它的中性點經消諧器接地。諧振現象主要是諧振電壓對輸電線路造成影響，而諧振電壓通常產生于供電系統恢復正常接地、電壓互感器中鐵芯飽和狀態，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生振蕩回路，從而產生諧振電壓。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，影響了正常的生產生活。

2.4 井下供電系統長距離控制問題

當前在小煤礦被關、停、并、轉的煤礦開采政策下，大型和超大型煤礦越來越多，煤礦供電系統也隨之承擔的負荷增大，裝機容量大的供電系統，在對井下長距離供電當匯總，存在著電路壓降大，井下設備啟動困難，應急電接入不順暢等問題。

3 煤礦供電系統風險控制措施

3.1 繼電保護控制措施

為了解決當前煤礦供電系統當中繼電器保護的有效性，需要依據電力供電當中繼電器保護配置方案，依據煤礦生產和風險特點，制定一套完善的煤礦供電繼電器保護方案，從而讓煤礦生產過程隨時處于安全穩定的狀態。

(1)將煤礦供電系統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當中都設置變電裝置，保證繼電器可以較好的安裝進入煤礦供電系統當中，同時區別對待煤礦供電系統和一般的電力行業供電系統，對現場的繼電器配置進行電流大小優化，采用雙向繼電器配套安裝。(2)電力行業輸電網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容，在井上變電裝置通往井下的過程當中，設置了限流裝置、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該重新設定，應按照變壓器低壓側末端若發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，原則上最好退出復壓閉鎖。

3.2 諧波治理

大型煤礦當中，供電系統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)根據煤礦生產供電系統的實際情況，特別是對供電系統的可靠性和穩定性進行檢測，確定諧波治理需要的系統補償容量，以及關鍵技術的應對措施。(2)通常煤礦供電系統當中，通過電網測試，然后對系統進行無功功率的補償，從而來抑制諧波出現。(3)常用的諧波抑制裝置是SCV，即靜態型動態無功補償裝置，該裝置是機電一體化設備，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，容易產生爆炸和熔斷絲熔斷等現象。煤礦供電系統在煤礦安全生產當中是一個高風險系統，并且也經常出現煤礦供電系統的電力火災，短路等，因此，要有針對性的消除諧振現象。

3.4 井下供電系統長距離控制解決措施

為了實現井下供電系統長距離控制，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，需要改善電能的質量。第三，增加短路電容。

4 結語

煤礦山安全生產一直以來是國家和政府重點關注的，煤礦安全生產工作是一項長期的、艱巨的任務，煤礦供電系統，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，存在瓦斯柏查的風險。因此，要從供電系統本身出發，提高供電系統的安全穩定性。

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[2]賈利平. 煤礦供電系統的發展趨勢[J]. 科技創業家,2013,15:91.

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