提高煤礦供電安全可靠性的探討

秦飛飛

【摘 要】煤礦電氣化促進(jìn)了煤炭生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化，從而改善了煤礦的工作條件。大多數(shù)現(xiàn)代煤礦生產(chǎn)使用電能作為直接或間接電力。因此，確保礦井安全，可靠，合理的供電對(duì)煤礦安全生產(chǎn)具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】提高；煤礦供電；安全可靠性

一、煤礦供電系統(tǒng)存在的問(wèn)題

1.電氣連接部位發(fā)熱

電連接的加熱是電源系統(tǒng)運(yùn)行中的常見情況。在正常情況下，熱量的主要原因是部件固定不良，接觸不良等。如果電氣設(shè)備的連接部件被腐蝕，接頭也會(huì)被加熱。當(dāng)電連接被加熱時(shí)，由于高溫，接頭的腐蝕速率可能加速，形成惡性循環(huán)。如果未及時(shí)處理熱部件，則連接部件可能由于高溫長(zhǎng)時(shí)間損壞或脫落，導(dǎo)致短路甚至安全事故。

2.供電系統(tǒng)諧振問(wèn)題

煤礦供電系統(tǒng)不同于普通供電系統(tǒng)。電磁式電壓互感器很多，每個(gè)變壓器的勵(lì)磁阻抗都很大。然后，可以消除由中性點(diǎn)產(chǎn)生的位移電壓，從而確保電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性。然而，由于電磁變壓器的三相飽和不能完全一致，在該過(guò)程中，在電路和其他裝置之間發(fā)生顯著的諧振。這與電磁式電壓互感器內(nèi)部應(yīng)用的核心有一定的關(guān)系。受磁芯電磁飽和的影響，振幅會(huì)增加，并會(huì)形成連續(xù)的過(guò)電壓。此時(shí)，容易使電源系統(tǒng)產(chǎn)生變形電壓，這會(huì)影響電源系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

3.繼電保護(hù)很難設(shè)置

從目前的繼電保護(hù)整定技術(shù)，可以在電力部門的配合下形成完整的運(yùn)行模式，繼電保護(hù)整定技術(shù)的應(yīng)用相對(duì)成熟。但是，雖然我們繼續(xù)建立和完善煤礦供電系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)和方法，并繼續(xù)與供電部門合作，堅(jiān)持繼電保護(hù)配置的基本原理，但在系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中，并沒(méi)有取得良好的效果。由于煤礦供電系統(tǒng)本身具有一定的專業(yè)性，礦井下也有許多隱患線。每條線路的負(fù)載不同，因此也大大增加了設(shè)置繼電保護(hù)技術(shù)的難度。

4.諧波污染嚴(yán)重

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的電子設(shè)備應(yīng)用于煤礦供電系統(tǒng)。雖然高性能和大功率電子元件在煤礦供電系統(tǒng)中的應(yīng)用可以促進(jìn)煤礦供電系統(tǒng)的有效運(yùn)行，但是，也會(huì)產(chǎn)生大量的諧波污染，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。

二、解決方法

1.解決繼電保護(hù)設(shè)置的難題為了解決這個(gè)問(wèn)題，需要修改和優(yōu)化原始保護(hù)設(shè)置值和結(jié)構(gòu)配置。編制了與煤礦供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)一致的調(diào)諧計(jì)算和一系列配置措施。

（1）人們經(jīng)常在井下線上安裝反應(yīng)堆。因此，應(yīng)在井下線上安裝三級(jí)保護(hù)裝置，變電站和井下線應(yīng)安裝微機(jī)保護(hù)的變電站。最好在饋線上安裝三級(jí)保護(hù)，以保護(hù)時(shí)間限制和設(shè)定值以匹配相鄰線路。

（2）將繼電保護(hù)從地面變電站復(fù)位到井下變電站，并優(yōu)化設(shè)定動(dòng)作電流，使電流適應(yīng)繼電保護(hù)的一般原則。根據(jù)煤礦井下電網(wǎng)的不同情況，應(yīng)采取相應(yīng)的調(diào)整措施和保護(hù)措施，以滿足垂直選擇的需要。

（3）重新設(shè)定變壓器保護(hù)的保壓閉鎖值，并根據(jù)變壓器低壓側(cè)端故障時(shí)的電壓分量靈敏度進(jìn)行設(shè)定；另外，電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)滿足井下線第三級(jí)時(shí)限的要求，變壓器后備保護(hù)的可靠性由電壓動(dòng)作值和時(shí)限保證。鑒于電源保護(hù)的可靠性和靈敏度，最好撤銷重新電壓鎖定，并取代原來(lái)的過(guò)電流+限時(shí)斷開保護(hù)。

（4）制定合理的線路配置整體方案。通過(guò)以上介紹，分析討論了煤礦供電系統(tǒng)的特點(diǎn)，并與地面10kV線路進(jìn)行了對(duì)比。地下供電網(wǎng)絡(luò)更容易發(fā)生短路故障，整體線路保護(hù)系統(tǒng)的方法措施得到進(jìn)一步改善；如果井中發(fā)生短路故障，則必須限制大電流對(duì)上變電站主變壓器的影響。還要考慮全線電壓損失和保護(hù)系統(tǒng)的選擇性，以確保其穩(wěn)健可靠。

2.諧波污染加重的解決途徑

為了解決這個(gè)問(wèn)題，無(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償（SVC）技術(shù)可用于完成無(wú)功補(bǔ)償和諧波吸收。也可以根據(jù)諧波條件分別設(shè)計(jì)和安裝不同數(shù)量的濾波裝置；優(yōu)選地減少來(lái)自電源的諧波產(chǎn)生量，并選擇具有少量諧波產(chǎn)生的電氣設(shè)備或?yàn)V波器設(shè)備。

3.系統(tǒng)諧振問(wèn)題的解決途徑

系統(tǒng)的大部分正常運(yùn)行都會(huì)受到鐵磁共振的影響，導(dǎo)致電磁電視燒毀和高壓熔斷器爆炸等事故。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的上述問(wèn)題可以通過(guò)以下方法解決：

（1）自動(dòng)調(diào)整補(bǔ)償裝置：對(duì)應(yīng)于供電系統(tǒng)的中性點(diǎn)接入?yún)?shù)的電視中性點(diǎn)通過(guò)諧波消除裝置和消弧線圈接地，從而解決了系統(tǒng)諧振問(wèn)題。自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償裝置，以減少消弧線圈的失諧或完全補(bǔ)償操作。阻尼率大大增加，中性點(diǎn)諧振過(guò)電壓的幅度減小，以滿足5%至10%的相電壓。如果系統(tǒng)的消弧線圈的工作電流和電容器電流相等，即，在諧振過(guò)程期間，中性點(diǎn)電壓被限制為不超過(guò)允許值范圍。為了達(dá)到完全補(bǔ)償?shù)哪康?，該方法是合理的，剩余流量最小?/p>

（2）消弧線圈：將電源系統(tǒng)中的消弧線圈連接到中性點(diǎn)并干擾諧振條件可以有效地抑制諧振過(guò)電壓。TV的激勵(lì)電感太大，但是消弧線圈的感抗小，并且?guī)缀醪豢赡軡M足諧振條件ωL=1/ωC，因此不會(huì)引起諧振。中性點(diǎn)接入消弧線圈模式對(duì)由TV核飽和引起的鐵磁諧振過(guò)電壓具有良好的限制作用。

（3）消諧器：諧波消除裝置屬于一種非線性復(fù)合電阻，其結(jié)構(gòu)特殊，與電視初級(jí)側(cè)的中性側(cè)環(huán)相連。接入相當(dāng)于電視初級(jí)側(cè)的所有相對(duì)所有接入電阻，可有效抑制阻尼過(guò)流和電視過(guò)壓。同時(shí)還可以抑制諧波的作用。

（4）TV開口三角繞組接電阻：考慮到諧波的抑制，隨著電阻的減小，所獲得的效果將變得更加明顯，但同時(shí)，電視的過(guò)載將會(huì)加劇。如果單相接地和共振時(shí)間太長(zhǎng)，電視可能會(huì)燒壞或保險(xiǎn)絲熔斷。如果正常工作，則應(yīng)采用16.5～33Ω作為10kVTV開口三角形繞組的電阻值。

（5）其它抑制諧振過(guò)電壓的方法：所選擇的電視必須不易飽和并具有良好的激勵(lì)特性；達(dá)到系統(tǒng)的運(yùn)行要求后，改變反諧振電視；晶閘管諧波消除裝置或燈泡連接到TV開口的三角形開口以增加阻尼，從而阻止諧振條件的形成。然而，TV開口用于將分頻諧波消除裝置連接到TV開口三角形繞組或三角形繞組電阻。當(dāng)線路單相接地或諧振時(shí)，很明顯電視的初級(jí)側(cè)電流增加，并且由于其自身部件的故障而無(wú)法實(shí)現(xiàn)諧波消除。這是這兩種措施最大的缺憾。諧波消除裝置安裝在電視的中性點(diǎn)上。有效抑制鐵磁諧振的目的是減小電壓互感器的初級(jí)電流。此外，該方法還確保了接地指示裝置對(duì)相位和零序電壓幅度的靈敏度。

4.電氣連接部件加熱問(wèn)題的解決方案

目前，手持式紅外熱像儀可以用來(lái)解決這些問(wèn)題，要求值班人員定期觀察溫度。測(cè)試電力設(shè)備所有部件的溫度以了解具體的加熱條件，無(wú)線溫度測(cè)量警告系統(tǒng)也可用于溫度測(cè)量。

5.電壓波動(dòng)范圍大的解決方法

（1）擴(kuò)大電纜截面。

（2）選擇合適的設(shè)備容量以增加功率因數(shù)和負(fù)載率，從而減少無(wú)功功率損耗和線路電壓降。

（3）通過(guò)無(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償（SVC）技術(shù)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)的無(wú)功功率，以穩(wěn)定系統(tǒng)電壓。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，煤礦供電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性對(duì)煤礦安全生產(chǎn)具有非常重要的影響。由于供電系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境惡劣，容易引起安全問(wèn)題。因此，有必要客觀地分析煤礦系統(tǒng)中易發(fā)生的安全問(wèn)題。并采取有效的改進(jìn)措施，以便在必要時(shí)處理它們。不斷提高供電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，從而促進(jìn)煤炭生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

[1]靖波.煤礦供電系統(tǒng)可靠性運(yùn)行方式研究.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014，（01），8.

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