淺談如何提高煤礦供電系統的可靠性

他晨晨

摘 要：該文結合實際工作經驗，針對提高煤礦供電系統可靠性的經驗和措施進行了梳理總結。

關鍵詞：供電系統 可靠性 運行

中圖分類號：TM732 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（a）-0051-02

在煤礦生產過程中，供電系統擔負著幾乎所有動力設備能源的直接或者間接供給任務，是煤礦生產得以順利開展的重要保障。一旦供電系統出現故障，將直接影響到煤礦的正常生產秩序，更為嚴重的是，一些關鍵設備突然失電帶來次生故障，如井下瓦斯積聚和涌水淹井等惡性事故將給煤礦生產安全帶來難以估量的損失，因此，提高煤礦供電系統安全性是煤礦生產得以正常開展的一項重點工作。煤礦實際生產中提高供電系統可靠性的具體措施總結如下。

1 構建合理并且可靠的供電網絡

建立可靠的供電系統首先要選擇可靠的系統結構，一般性負荷的供電網絡可以選擇簡潔高效的單回路供電模式；對于負荷重要，故障影響面較大的重要負荷必須采用雙回路供電的網絡結構，雙電源供電是增加系統可靠性最有效的措施。構建雙回路供電網絡，應該滿足以下要求：首先采用雙回路供電網絡結構其兩路電源應該取自不同的配電變壓器或者來自不同分段的高壓母線；必須滿足一路失電故障發生后，另外一路可以單回路供全部用電負荷的要求；正常運行時兩個供電回路采取分列運行的運行方式，對于有備用設備在故障時可以進行切換的的電動機、變壓器的用電設備，其常用設備和備用設備供電電源應該取自不同的供電回路；礦山設備中通風電機、用于提升人員的絞車、瓦斯氣體抽氣泵等一類用電負荷必須使用獨立的雙回路供電，與此類設備配套的輔助設備也必須采用專用的供電線路，為了保障此類負荷供電的獨立性，要求在專用設備的供電回路中禁止并接其余負荷。

同時，要根據采礦設備負荷的調整及時對供電線路進行優化，避免供電線路中多余環節和空載線路的出現；杜絕從任意負荷點隨意向就近的用電負荷增加分接供電支路；供電線路的路由應該使用直線的結構，避免路由反復迂回；配電變壓器位置的選擇應該盡量選擇靠近負荷的中心位置，并盡可能的將負荷中心集中，較少線路分支的數量。

2 選擇合理的電網運行方式

配電網絡結構明確之后應該選擇與之配套的運行方式，在運行方式的選擇上必須堅持兼顧可靠性和經濟性的原則。對于雙回路供電結構應該選擇單母線兩分段分列運行的方式，用電負荷分別來自不同的分段母線，兩母線中間的母聯開關正常運行時處于熱備用狀態，當配電室一路進線停電檢修時候應該通過合母聯開關將雙分段母線由一路進線供電，當配電室需要進行倒負荷操作時，應通知上級變電站合母聯配合操作；對于變配電站的重要開關包括進線開關、母聯開關的操作任務，應該統一由電力調度進行指揮；對于重要的用電負荷，其常用設備和備用設備之間應該實現失電互投功能；對采用環形供電網絡結構的供電系統，環網開關在日常運行時應該處于分位，保證用電負荷電源取自不同的電源點，同時環形供電網路的建立必須考慮帶全部負荷的要求。

在運行結構確認之后，應該充分考慮電網運行的經濟性，在有大功率電動機用戶的配電室應該在電動機同段母線上增加與其容量的配套無功補償裝置，就地補償電動機運行所需要的無功功率，在提高供電功率因數的同時，降低線路供電電流，減少損耗；在對配電變壓器容量進行選擇時，應該合理的計算用電負荷的大小，保證變壓器的負荷率處于經濟運行負荷率區間范圍之內，并留有一定負荷調整余地。

3 重視供電設備技術升級改造工作

當前很多采礦單位的電氣設備還停留在上世界八九十年代的技術水平層面，由于經歷了多年的連續運行，電氣設備老化嚴重，設備可靠性和穩定性都出現了很大程度的下降，具體表現就是電氣設備故障率增加，同時維護工作量增加，要想保障供電系統的可靠性就必須下大力氣淘汰一批已經不符合現行電力系統運行規定的老設備；淘汰故障率高、技術水平低的供用電設備；淘汰一些高耗能，運行經濟性低的大容量變壓器、電動機，這些設備的在網運行已經成為礦山供電系統中最薄弱的環節，現在礦山發生的電氣設備事故大部分都是由于這些老式設備引起的。在淘汰舊設備的基礎上應該積極的引進運行穩定、可靠性高、制造工藝先進、能耗低的新型電氣設備。

電動機和變壓器的選擇應該選擇新型節能型產品，設備選型時應該合理計算用電負荷率，避免大馬拉小車；供電電纜的選擇應該選擇阻燃式交聯電纜，淘汰老式油電纜；低壓電纜的選擇要阻燃同時有屏蔽功能。

高壓開關應該優先選擇帶有五防功能的全密封開關柜，高壓斷路器開關應該全部采用真空免維護的斷路器，同時短路器具備遠程微機操作功能，開關柜應有配套的電流互感器、相應的二次測量儀表、信號指示燈，能夠在就地和遠方位置顯示電流位置、斷路器位置、接地刀閘位置等信號，控制回路應該滿足開關柜就地、控制室兩地分合閘操作功能。進線以及饋線回路應該配有先進的繼電保護裝置，繼電保護裝置應該具備完善靈敏的保護動作閉鎖功能。同時繼電保護裝置應該具有遠傳功能，能夠接入綜合自動化系統；有條件的重要變配電站應該注重綜合自動化系統的建立，綜合自動化系統的建立應該具備完善的遙信、遙測、遙控、遙調功能；應該具備良好的工程師界面，能夠方便的對系統內部的繼電保護裝置進行保護功能設置，能夠對后臺數據庫進行在線修改功能；應該具有良好的人機界面功能，方便運行人員對歷史數據、報警事項、運行數據的調用處理。

4 采用先進的無功補償和諧波抑制設備

煤礦供電系統中的變壓器和異步電動機都是感性負載，大容量變壓器和異步電動機在運行過程中要從系統吸收一定數量的無功功率用于電磁場的建立，這就造成了系統對無功功率需求的增加，線路中無功功率的增加會降低供電系統運行的經濟性、增加線路的供電損耗同時影響供電變壓器二次側電壓質量。因此，必須增加配套的無功補償電容器，用于補償供電變壓器和異步電動機的無功需求。無功補償設備的增加可以采取集中式、分散式兩種方式，集中補償就是補償電容器安裝在變電站母線側，通過對變電站進線側功率因數或者無功功率的數值來調整電容器組的投切，實現無功功率在供電系統進線側的平衡；分散式無功功率補償就是無功補償電容器安裝在大容量變壓器或者異步電動機設備區，與無功消耗設備共同接在一段母線上，電容器組的容量與用電設備的無功需求量想匹配，無功補償裝置隨著用電設備的投運同步投入到系統中，實現無功功率的就地平衡。endprint

同時，系統中大量感性負載的存在和會在系統中產生大量的高次諧波分量，電力系統諧波的存在會在系統發生接地短路時產生諧振過電壓，諧振過電壓會在接地點產生電弧甚至擊穿系統中絕緣水平較低的設備，直接導致設備事故。因此，必須采用精確的測量設備定期對供電系統內的諧波水平進行測量，根據測得的數值增加電抗器組，通過電容器和電抗器組串接補償的方式，達到對特定次數諧波的抑制作用。對于供電電纜數量較多的供電系統，還應該測試系統的接地電容電流，當電容電流接近或者超過規定要求的數值時，及時增加消弧線圈設備，消弧線圈可以在系統發生短路接地事故時，及時的投入系統中，通過產生電感電流來抑制電容電流的增加，從而達到抑制故障點過電壓和防范電弧產生的作用。

5 加強運行、維修人員培訓和管理

供電網絡的可靠運行必須依靠日常運行人員的良好操作、認真點巡檢和維修人員的認真維護，因此，必須針對供電系統設備運行實際情況，重視對作業人員的專業知識培訓。制定有效的專業知識培訓方案，使運行人員掌握設備正常運行的關鍵參數、設備正操操作的方法、設備故障的發現判斷方法以及日常點巡檢過程中檢測的重點；對于維修人員則應該加強維修技能的培訓，使維修人員掌握設備結構組成；掌握電氣設備安裝維護作業標準，熟練掌握設備調試、故障判斷排除以及一些配件的更換技能。

日常工作中中應該建立設備專業的點巡檢作業指導書，明確設備的點巡檢要點；建立日常運行管理日志，明確工作應該記錄掌握設備運行過程中的哪些需要記錄的關鍵數據；建立設備操作記錄，嚴肅電氣開關操作的步驟，操作前后應該確認的項目以及操作術語。應該建立設備維護檢修檔案，嚴格按照電氣設備檢修管理規定對電氣設備進行周期性的檢修維護，日常發現的設備問題應該及時記錄分析，根據結果判斷是否需要立即停機檢修，如發現運行狀況有惡化的趨勢要及時停機檢修，避免設備長期帶病運行狀況的發生。

6 加強災害防范、建立事故應急預案

日常運行中應該注重對雨雪雷電特殊天氣的預報防范工作，特別是在雷雨季節之前應該集中檢查供電系統防雷接地設施的完好性，不斷提高系統自身抵抗雷擊過電壓和操作過電壓的能力；當系統容量較大時，應該注意接地電容電流的核算工作，發現電容電流超過系統運行的規定值時應該及時投入消弧消諧設備，從而限制系統電容電流，避免系統發生接地事故時電弧不能熄滅從而引發火災；應該注重礦區電網諧波的防治工作，定期檢查供電系統中的諧波分量，分析具體諧波分量的次數，之后選擇合適的電容器電抗器組來抑制系統的諧波，避免系統出現諧振過電壓。

同時，為了實現供電系統故障的快速恢復，應根據系統的運行情況建立詳細的事故應急預案，預案應該詳細指出在供電系統發生各種故障時候的恢復方案，方案的制定必須與現在系統的運行方式以及設備的情況相對應，方案制定之后要組織運行崗位人員不斷的演練，使操作人員熟練掌握故障狀態下系統的恢復方法，只有這樣才能在事故真正發生時候沉著應對，迅速切除故障設備同時恢復其它設備的正常供電。

7 結語

提高煤礦供電系統的可靠性是一項非常龐大并且十分復雜的系統工程，它的完成需要設備、材料、人員、制度、管理等多方面因素的協同配合，需要認真的梳理各個方面的影響因素，找出系統影響系統穩定性的重點因素和薄弱環節，并根據生產實際情況制定行之有效的處理措施。同時，提高煤礦供電系統穩定性是一項長期工作，需要不斷的調整來適應并更好的服務于生產，需要廣大電氣工作者的不懈努力。希望廣大礦區電氣工作者能夠認真學習研究，找出適合提高本單位供電系統穩定性的方法。

參考文獻

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