淺談如何提高煤礦供電系統(tǒng)的可靠性

他晨晨

摘 要：該文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)提高煤礦供電系統(tǒng)可靠性的經(jīng)驗(yàn)和措施進(jìn)行了梳理總結(jié)。

關(guān)鍵詞：供電系統(tǒng) 可靠性 運(yùn)行

中圖分類號(hào)：TM732 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（a）-0051-02

在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，供電系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著幾乎所有動(dòng)力設(shè)備能源的直接或者間接供給任務(wù)，是煤礦生產(chǎn)得以順利開(kāi)展的重要保障。一旦供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將直接影響到煤礦的正常生產(chǎn)秩序，更為嚴(yán)重的是，一些關(guān)鍵設(shè)備突然失電帶來(lái)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(chǎn)安全帶來(lái)難以估量的損失，因此，提高煤礦供電系統(tǒng)安全性是煤礦生產(chǎn)得以正常開(kāi)展的一項(xiàng)重點(diǎn)工作。煤礦實(shí)際生產(chǎn)中提高供電系統(tǒng)可靠性的具體措施總結(jié)如下。

1 構(gòu)建合理并且可靠的供電網(wǎng)絡(luò)

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

同時(shí)，要根據(jù)采礦設(shè)備負(fù)荷的調(diào)整及時(shí)對(duì)供電線路進(jìn)行優(yōu)化，避免供電線路中多余環(huán)節(jié)和空載線路的出現(xiàn)；杜絕從任意負(fù)荷點(diǎn)隨意向就近的用電負(fù)荷增加分接供電支路；供電線路的路由應(yīng)該使用直線的結(jié)構(gòu)，避免路由反復(fù)迂回；配電變壓器位置的選擇應(yīng)該盡量選擇靠近負(fù)荷的中心位置，并盡可能的將負(fù)荷中心集中，較少線路分支的數(shù)量。

2 選擇合理的電網(wǎng)運(yùn)行方式

配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)明確之后應(yīng)該選擇與之配套的運(yùn)行方式，在運(yùn)行方式的選擇上必須堅(jiān)持兼顧可靠性和經(jīng)濟(jì)性的原則。對(duì)于雙回路供電結(jié)構(gòu)應(yīng)該選擇單母線兩分段分列運(yùn)行的方式，用電負(fù)荷分別來(lái)自不同的分段母線，兩母線中間的母聯(lián)開(kāi)關(guān)正常運(yùn)行時(shí)處于熱備用狀態(tài)，當(dāng)配電室一路進(jìn)線停電檢修時(shí)候應(yīng)該通過(guò)合母聯(lián)開(kāi)關(guān)將雙分段母線由一路進(jìn)線供電，當(dāng)配電室需要進(jìn)行倒負(fù)荷操作時(shí)，應(yīng)通知上級(jí)變電站合母聯(lián)配合操作；對(duì)于變配電站的重要開(kāi)關(guān)包括進(jìn)線開(kāi)關(guān)、母聯(lián)開(kāi)關(guān)的操作任務(wù)，應(yīng)該統(tǒng)一由電力調(diào)度進(jìn)行指揮；對(duì)于重要的用電負(fù)荷，其常用設(shè)備和備用設(shè)備之間應(yīng)該實(shí)現(xiàn)失電互投功能；對(duì)采用環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的供電系統(tǒng)，環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)在日常運(yùn)行時(shí)應(yīng)該處于分位，保證用電負(fù)荷電源取自不同的電源點(diǎn)，同時(shí)環(huán)形供電網(wǎng)路的建立必須考慮帶全部負(fù)荷的要求。

在運(yùn)行結(jié)構(gòu)確認(rèn)之后，應(yīng)該充分考慮電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，在有大功率電動(dòng)機(jī)用戶的配電室應(yīng)該在電動(dòng)機(jī)同段母線上增加與其容量的配套無(wú)功補(bǔ)償裝置，就地補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)運(yùn)行所需要的無(wú)功功率，在提高供電功率因數(shù)的同時(shí)，降低線路供電電流，減少損耗；在對(duì)配電變壓器容量進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)該合理的計(jì)算用電負(fù)荷的大小，保證變壓器的負(fù)荷率處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)荷率區(qū)間范圍之內(nèi)，并留有一定負(fù)荷調(diào)整余地。

3 重視供電設(shè)備技術(shù)升級(jí)改造工作

當(dāng)前很多采礦單位的電氣設(shè)備還停留在上世界八九十年代的技術(shù)水平層面，由于經(jīng)歷了多年的連續(xù)運(yùn)行，電氣設(shè)備老化嚴(yán)重，設(shè)備可靠性和穩(wěn)定性都出現(xiàn)了很大程度的下降，具體表現(xiàn)就是電氣設(shè)備故障率增加，同時(shí)維護(hù)工作量增加，要想保障供電系統(tǒng)的可靠性就必須下大力氣淘汰一批已經(jīng)不符合現(xiàn)行電力系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)定的老設(shè)備；淘汰故障率高、技術(shù)水平低的供用電設(shè)備；淘汰一些高耗能，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性低的大容量變壓器、電動(dòng)機(jī)，這些設(shè)備的在網(wǎng)運(yùn)行已經(jīng)成為礦山供電系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)，現(xiàn)在礦山發(fā)生的電氣設(shè)備事故大部分都是由于這些老式設(shè)備引起的。在淘汰舊設(shè)備的基礎(chǔ)上應(yīng)該積極的引進(jìn)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高、制造工藝先進(jìn)、能耗低的新型電氣設(shè)備。

電動(dòng)機(jī)和變壓器的選擇應(yīng)該選擇新型節(jié)能型產(chǎn)品，設(shè)備選型時(shí)應(yīng)該合理計(jì)算用電負(fù)荷率，避免大馬拉小車；供電電纜的選擇應(yīng)該選擇阻燃式交聯(lián)電纜，淘汰老式油電纜；低壓電纜的選擇要阻燃同時(shí)有屏蔽功能。

高壓開(kāi)關(guān)應(yīng)該優(yōu)先選擇帶有五防功能的全密封開(kāi)關(guān)柜，高壓斷路器開(kāi)關(guān)應(yīng)該全部采用真空免維護(hù)的斷路器，同時(shí)短路器具備遠(yuǎn)程微機(jī)操作功能，開(kāi)關(guān)柜應(yīng)有配套的電流互感器、相應(yīng)的二次測(cè)量?jī)x表、信號(hào)指示燈，能夠在就地和遠(yuǎn)方位置顯示電流位置、斷路器位置、接地刀閘位置等信號(hào)，控制回路應(yīng)該滿足開(kāi)關(guān)柜就地、控制室兩地分合閘操作功能。進(jìn)線以及饋線回路應(yīng)該配有先進(jìn)的繼電保護(hù)裝置，繼電保護(hù)裝置應(yīng)該具備完善靈敏的保護(hù)動(dòng)作閉鎖功能。同時(shí)繼電保護(hù)裝置應(yīng)該具有遠(yuǎn)傳功能，能夠接入綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；有條件的重要變配電站應(yīng)該注重綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的建立，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的建立應(yīng)該具備完善的遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)功能；應(yīng)該具備良好的工程師界面，能夠方便的對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行保護(hù)功能設(shè)置，能夠?qū)笈_(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行在線修改功能；應(yīng)該具有良好的人機(jī)界面功能，方便運(yùn)行人員對(duì)歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警事項(xiàng)、運(yùn)行數(shù)據(jù)的調(diào)用處理。

4 采用先進(jìn)的無(wú)功補(bǔ)償和諧波抑制設(shè)備

煤礦供電系統(tǒng)中的變壓器和異步電動(dòng)機(jī)都是感性負(fù)載，大容量變壓器和異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中要從系統(tǒng)吸收一定數(shù)量的無(wú)功功率用于電磁場(chǎng)的建立，這就造成了系統(tǒng)對(duì)無(wú)功功率需求的增加，線路中無(wú)功功率的增加會(huì)降低供電系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、增加線路的供電損耗同時(shí)影響供電變壓器二次側(cè)電壓質(zhì)量。因此，必須增加配套的無(wú)功補(bǔ)償電容器，用于補(bǔ)償供電變壓器和異步電動(dòng)機(jī)的無(wú)功需求。無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的增加可以采取集中式、分散式兩種方式，集中補(bǔ)償就是補(bǔ)償電容器安裝在變電站母線側(cè)，通過(guò)對(duì)變電站進(jìn)線側(cè)功率因數(shù)或者無(wú)功功率的數(shù)值來(lái)調(diào)整電容器組的投切，實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率在供電系統(tǒng)進(jìn)線側(cè)的平衡；分散式無(wú)功功率補(bǔ)償就是無(wú)功補(bǔ)償電容器安裝在大容量變壓器或者異步電動(dòng)機(jī)設(shè)備區(qū)，與無(wú)功消耗設(shè)備共同接在一段母線上，電容器組的容量與用電設(shè)備的無(wú)功需求量想匹配，無(wú)功補(bǔ)償裝置隨著用電設(shè)備的投運(yùn)同步投入到系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的就地平衡。endprint

同時(shí)，系統(tǒng)中大量感性負(fù)載的存在和會(huì)在系統(tǒng)中產(chǎn)生大量的高次諧波分量，電力系統(tǒng)諧波的存在會(huì)在系統(tǒng)發(fā)生接地短路時(shí)產(chǎn)生諧振過(guò)電壓，諧振過(guò)電壓會(huì)在接地點(diǎn)產(chǎn)生電弧甚至擊穿系統(tǒng)中絕緣水平較低的設(shè)備，直接導(dǎo)致設(shè)備事故。因此，必須采用精確的測(cè)量設(shè)備定期對(duì)供電系統(tǒng)內(nèi)的諧波水平進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)得的數(shù)值增加電抗器組，通過(guò)電容器和電抗器組串接補(bǔ)償?shù)姆绞?，達(dá)到對(duì)特定次數(shù)諧波的抑制作用。對(duì)于供電電纜數(shù)量較多的供電系統(tǒng)，還應(yīng)該測(cè)試系統(tǒng)的接地電容電流，當(dāng)電容電流接近或者超過(guò)規(guī)定要求的數(shù)值時(shí)，及時(shí)增加消弧線圈設(shè)備，消弧線圈可以在系統(tǒng)發(fā)生短路接地事故時(shí)，及時(shí)的投入系統(tǒng)中，通過(guò)產(chǎn)生電感電流來(lái)抑制電容電流的增加，從而達(dá)到抑制故障點(diǎn)過(guò)電壓和防范電弧產(chǎn)生的作用。

5 加強(qiáng)運(yùn)行、維修人員培訓(xùn)和管理

供電網(wǎng)絡(luò)的可靠運(yùn)行必須依靠日常運(yùn)行人員的良好操作、認(rèn)真點(diǎn)巡檢和維修人員的認(rèn)真維護(hù)，因此，必須針對(duì)供電系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行實(shí)際情況，重視對(duì)作業(yè)人員的專業(yè)知識(shí)培訓(xùn)。制定有效的專業(yè)知識(shí)培訓(xùn)方案，使運(yùn)行人員掌握設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵參數(shù)、設(shè)備正操操作的方法、設(shè)備故障的發(fā)現(xiàn)判斷方法以及日常點(diǎn)巡檢過(guò)程中檢測(cè)的重點(diǎn)；對(duì)于維修人員則應(yīng)該加強(qiáng)維修技能的培訓(xùn)，使維修人員掌握設(shè)備結(jié)構(gòu)組成；掌握電氣設(shè)備安裝維護(hù)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，熟練掌握設(shè)備調(diào)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(yīng)該建立設(shè)備專業(yè)的點(diǎn)巡檢作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，明確設(shè)備的點(diǎn)巡檢要點(diǎn)；建立日常運(yùn)行管理日志，明確工作應(yīng)該記錄掌握設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的哪些需要記錄的關(guān)鍵數(shù)據(jù)；建立設(shè)備操作記錄，嚴(yán)肅電氣開(kāi)關(guān)操作的步驟，操作前后應(yīng)該確認(rèn)的項(xiàng)目以及操作術(shù)語(yǔ)。應(yīng)該建立設(shè)備維護(hù)檢修檔案，嚴(yán)格按照電氣設(shè)備檢修管理規(guī)定對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行周期性的檢修維護(hù)，日常發(fā)現(xiàn)的設(shè)備問(wèn)題應(yīng)該及時(shí)記錄分析，根據(jù)結(jié)果判斷是否需要立即停機(jī)檢修，如發(fā)現(xiàn)運(yùn)行狀況有惡化的趨勢(shì)要及時(shí)停機(jī)檢修，避免設(shè)備長(zhǎng)期帶病運(yùn)行狀況的發(fā)生。

6 加強(qiáng)災(zāi)害防范、建立事故應(yīng)急預(yù)案

日常運(yùn)行中應(yīng)該注重對(duì)雨雪雷電特殊天氣的預(yù)報(bào)防范工作，特別是在雷雨季節(jié)之前應(yīng)該集中檢查供電系統(tǒng)防雷接地設(shè)施的完好性，不斷提高系統(tǒng)自身抵抗雷擊過(guò)電壓和操作過(guò)電壓的能力；當(dāng)系統(tǒng)容量較大時(shí)，應(yīng)該注意接地電容電流的核算工作，發(fā)現(xiàn)電容電流超過(guò)系統(tǒng)運(yùn)行的規(guī)定值時(shí)應(yīng)該及時(shí)投入消弧消諧設(shè)備，從而限制系統(tǒng)電容電流，避免系統(tǒng)發(fā)生接地事故時(shí)電弧不能熄滅從而引發(fā)火災(zāi)；應(yīng)該注重礦區(qū)電網(wǎng)諧波的防治工作，定期檢查供電系統(tǒng)中的諧波分量，分析具體諧波分量的次數(shù)，之后選擇合適的電容器電抗器組來(lái)抑制系統(tǒng)的諧波，避免系統(tǒng)出現(xiàn)諧振過(guò)電壓。

同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)故障的快速恢復(fù)，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行情況建立詳細(xì)的事故應(yīng)急預(yù)案，預(yù)案應(yīng)該詳細(xì)指出在供電系統(tǒng)發(fā)生各種故障時(shí)候的恢復(fù)方案，方案的制定必須與現(xiàn)在系統(tǒng)的運(yùn)行方式以及設(shè)備的情況相對(duì)應(yīng)，方案制定之后要組織運(yùn)行崗位人員不斷的演練，使操作人員熟練掌握故障狀態(tài)下系統(tǒng)的恢復(fù)方法，只有這樣才能在事故真正發(fā)生時(shí)候沉著應(yīng)對(duì)，迅速切除故障設(shè)備同時(shí)恢復(fù)其它設(shè)備的正常供電。

7 結(jié)語(yǔ)

提高煤礦供電系統(tǒng)的可靠性是一項(xiàng)非常龐大并且十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它的完成需要設(shè)備、材料、人員、制度、管理等多方面因素的協(xié)同配合，需要認(rèn)真的梳理各個(gè)方面的影響因素，找出系統(tǒng)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的重點(diǎn)因素和薄弱環(huán)節(jié)，并根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況制定行之有效的處理措施。同時(shí)，提高煤礦供電系統(tǒng)穩(wěn)定性是一項(xiàng)長(zhǎng)期工作，需要不斷的調(diào)整來(lái)適應(yīng)并更好的服務(wù)于生產(chǎn)，需要廣大電氣工作者的不懈努力。希望廣大礦區(qū)電氣工作者能夠認(rèn)真學(xué)習(xí)研究，找出適合提高本單位供電系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。

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