探究煤礦供電系統(tǒng)的改造設(shè)想

劉 超 呂成泉

山東萬祥礦業(yè)有限公司 山東 濟(jì)南 271107

1 煤礦供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀

目前我國很多生產(chǎn)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(jīng)超過了40年,較近的也已經(jīng)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(dǎo)線相對(duì)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(jīng)過多年的風(fēng)雨侵蝕已經(jīng)出現(xiàn)了很多裂紋,甚至水泥脫落,存在很大的供電隱患,嚴(yán)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(tǒng)的發(fā)展

隨著煤礦產(chǎn)煤量的持續(xù)增加,礦井生產(chǎn)用電負(fù)荷日益增加,供電系統(tǒng)中存在許多落后淘汰供電設(shè)施,已不能滿足井下正常生產(chǎn)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(jìn)行供電恢復(fù)和故障查找,當(dāng)試送電到故障線路后,再一次造成大面積停電,這時(shí)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(yán)重影響井下供電系統(tǒng)安全。因此,需要不斷優(yōu)化礦井供電系統(tǒng),努力研究提高供電可靠性的方法及對(duì)策。

目前大多數(shù)的煤礦均采用戶外的變電設(shè)施,一般電壓等級(jí)為35kv有主變壓器、高壓隔離開關(guān)、斷路器、電壓互感器、電流互感器等高壓輸變電開關(guān)設(shè)備。現(xiàn)如今來看,部分設(shè)備還是比較陳舊的,對(duì)于這些設(shè)備的運(yùn)行、維修保養(yǎng)也非常的繁瑣,還有一個(gè)比較嚴(yán)重的問題就是在運(yùn)行的過程中絕緣值下降變化特別明顯,對(duì)于企業(yè)的安全生產(chǎn)有著較大的影響。這些老舊設(shè)備的機(jī)構(gòu)銹蝕嚴(yán)重、密封性差、污垢較多,這樣就會(huì)造成電氣設(shè)備接觸不良、發(fā)熱、受潮、閃絡(luò)等現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起接地、短路等事故,這些現(xiàn)象也正是因?yàn)樗麄兊淖陨斫Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定的。因此應(yīng)該采取新的防護(hù)措施,使用新的產(chǎn)品,目前比較先進(jìn)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(chǎn)品逐步替換老舊設(shè)備,對(duì)于整個(gè)35kv供電系統(tǒng)的可靠運(yùn)行有著不可小視的作用。

現(xiàn)如今較多的礦井還都是采用一般的高防開關(guān),其作用僅僅在過載、接地、短路時(shí)才會(huì)出現(xiàn)保護(hù)作用和進(jìn)行無壓釋放等等。但是這種保護(hù)作用對(duì)動(dòng)作時(shí)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(guān),靈敏可靠,保護(hù)功能全,具有很多保護(hù)功能,如：對(duì)負(fù)載側(cè)出現(xiàn)的短路故障,進(jìn)行限時(shí)速斷保護(hù)；對(duì)負(fù)載側(cè)出現(xiàn)的持續(xù)過載,實(shí)施反時(shí)限保護(hù)；負(fù)載側(cè)出現(xiàn)的斷續(xù)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(jīng)常發(fā)生擊穿、短路等故障,導(dǎo)致失電。現(xiàn)在我們經(jīng)常使用的是交聯(lián)聚乙稀內(nèi)部鋼帶鎧裝護(hù)套電力電纜,從地面降壓站由井下主要運(yùn)輸巷、斜井提升軌道巷等巷道經(jīng)過簡(jiǎn)單吊掛即可實(shí)現(xiàn)井下供電,且不易發(fā)生故障。交聯(lián)聚乙稀電纜接頭可采用專用的電纜連接附件和連接技術(shù),安全可靠,減少了因接頭質(zhì)量不好而發(fā)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(tǒng)的現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用

3.1 電源快速切換裝置應(yīng)用 根據(jù)煤礦安全生產(chǎn)的供電要求,煤礦主供電系統(tǒng)需采用雙回路供電來保證其設(shè)備的正常連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。快速切換電源,保證下級(jí)開關(guān)不跳閘,使用電設(shè)備實(shí)現(xiàn)不失電的效果,可以說安裝電源快速切換裝置是一個(gè)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(guān)的動(dòng)作順序分類一般可分為并聯(lián)切換、串聯(lián)切換和同時(shí)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(shí)切換和快速切換；按照電源切換的啟動(dòng)原因分類,又可分為異常失壓或誤跳引起的切換、手動(dòng)切換,手動(dòng)切換的接線方式相對(duì)容易,主要是通過手動(dòng)啟動(dòng)或關(guān)閉來實(shí)現(xiàn)。

電源快速切換裝置能夠及時(shí)準(zhǔn)確的判斷線路故障,當(dāng)一回路電源線路發(fā)生故障停電時(shí),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(xiàn)象,使主供電系統(tǒng)更加安全可靠,為礦井安全生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 煤礦變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用 變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)是將變電站的二次設(shè)備經(jīng)過功能性組合和優(yōu)化設(shè)計(jì),利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的主要設(shè)備和輸配電線路自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、自動(dòng)控制和微機(jī)保護(hù),同時(shí)實(shí)現(xiàn)與調(diào)度中心通信等綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)。變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)非常突出：可利用軟件實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè),具有故障診斷等功能；可大大提高電壓合格率,降低損耗,節(jié)約電能；可與礦內(nèi)局域網(wǎng)連接,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和在線修改；具有故障自檢功能,可定期診斷自身系統(tǒng)內(nèi)部故障；與調(diào)度中心通過環(huán)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用,真正實(shí)現(xiàn)了 “五遙”功能,為煤礦安全生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.3 防越級(jí)跳閘技術(shù)應(yīng)用 由于煤礦井下供配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境和設(shè)備的特殊性,導(dǎo)致井下供配電系統(tǒng)容易發(fā)生短路、過流、漏電、電壓波動(dòng)等供電故障,經(jīng)常導(dǎo)致保護(hù)聯(lián)鎖動(dòng)作,故障排查極為困難,尤其發(fā)生越級(jí)跳閘事故時(shí),只依靠人工方式進(jìn)行排查,可能會(huì)延長事故影響時(shí)間,也可能會(huì)使事故擴(kuò)大。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,技術(shù)人員已經(jīng)研發(fā)出多種解決方案,其中使用最為普遍的是光纖縱差保護(hù)法。下級(jí)開關(guān)光纖縱差保護(hù)器的輸出信號(hào)通過光纖接入上級(jí)開關(guān)光纖縱差保護(hù)器,上級(jí)開關(guān)光纖縱差保護(hù)器計(jì)算兩臺(tái)開關(guān)的電流差值。正常運(yùn)行時(shí),兩個(gè)開關(guān)之間線路不發(fā)生故障,流過的電流相等,電流差值為零,當(dāng)兩臺(tái)開關(guān)之間線路出現(xiàn)故障時(shí),短路點(diǎn)上級(jí)開關(guān)會(huì)流過大電流,上下級(jí)開關(guān)流過的電流不相等,會(huì)有一定的電流差值,當(dāng)電流差值達(dá)到保護(hù)器的跳閘啟動(dòng)值時(shí),短路點(diǎn)上級(jí)開關(guān)跳閘,切斷電源。當(dāng)短路點(diǎn)的上級(jí)開關(guān)因故障拒動(dòng)時(shí),它的上一級(jí)開關(guān)保護(hù)器的定時(shí)限過流保護(hù)啟動(dòng),延時(shí)約100ms后動(dòng)作,切斷故障回路,作為下級(jí)開關(guān)的后備保護(hù)。

3.4 高壓選擇性漏電保護(hù)裝置應(yīng)用 根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第453條規(guī)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(hù)；向移動(dòng)變電站和電動(dòng)機(jī)供電的高壓饋電線上,必須具有選擇性的動(dòng)作于跳閘的單相接地保護(hù)。

選擇性漏電保護(hù)是指當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生漏電故障時(shí),能夠有選擇的發(fā)出故障信號(hào)或切斷故障支路,保證非故障部分繼續(xù)運(yùn)行,從而減小故障影響范圍,便于查找漏電故障點(diǎn),縮短事故影響時(shí)間。高壓選擇性漏電保護(hù)裝置除了具有保護(hù)功能外,還具有故障記錄、網(wǎng)絡(luò)通信等輔助功能,這對(duì)事故分析、故障處理和保護(hù)裝置的調(diào)試等有著非常重要的意義。

4 結(jié)束語

我國的煤礦就生產(chǎn)規(guī)模而言,一直為國內(nèi)能源系統(tǒng)提供了良好優(yōu)質(zhì)的煤炭,為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。伴隨著開采深度的增加,用電負(fù)荷也隨之增加,對(duì)煤礦供電系統(tǒng)應(yīng)該有新的技術(shù)要求,我們必須根據(jù)企業(yè)自身特點(diǎn),設(shè)計(jì)出一套安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的煤礦供電系統(tǒng)。