煤礦地面供電系統(tǒng)優(yōu)化改進(jìn)技術(shù)措施

楊 靜

（大同煤礦集團(tuán)白洞礦業(yè)公司，山西大同 037003）

0 引言

地面供電系統(tǒng)高效運(yùn)行是煤礦安全生產(chǎn)的重要保障。受電網(wǎng)鋪設(shè)環(huán)境、電網(wǎng)安裝質(zhì)量以及管理維護(hù)水平等影響，中國(guó)多數(shù)煤礦地面供電線系統(tǒng)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，不僅導(dǎo)致供電系統(tǒng)安全性能降低[1]、故障率高，而且在煤礦高負(fù)荷供電狀態(tài)下，電網(wǎng)出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，容易發(fā)生重大供電事故，如電網(wǎng)燒毀、供電短路、人身觸電等。

大同煤礦集團(tuán)白洞礦業(yè)公司地面變電站對(duì)井田3個(gè)變電所，共計(jì)317臺(tái)供電所設(shè)備進(jìn)行供電。地面高壓配電系統(tǒng)主要利用多臺(tái)變壓器通過架空高壓線向井下及工業(yè)場(chǎng)地進(jìn)行供電。由于白洞礦建礦年限長(zhǎng)，原供電系統(tǒng)中電纜直徑及橫截面相對(duì)較小，而且受電網(wǎng)安裝環(huán)境及維護(hù)管理水平影響，地面供電系統(tǒng)長(zhǎng)期負(fù)荷，運(yùn)行時(shí)老化現(xiàn)象相對(duì)嚴(yán)重，供電系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)短路故障，影響煤礦安全供電。根據(jù)2016-2017年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，白洞礦地面供電系統(tǒng)因短路故障，發(fā)生2次火災(zāi)事故，7次變壓器燒毀事故，影響煤礦生產(chǎn)共計(jì)73 d，煤礦經(jīng)濟(jì)損失達(dá)874余萬。為此，白洞礦電氣為了降低地面供電系統(tǒng)短路故障以及引起供電事故率，決定對(duì)地面供電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，通過加裝漏電斷路器實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全供電穩(wěn)定性。

1 漏電斷路器選擇及主要作用

1.1 選擇

漏電斷路器主要具有成本費(fèi)用低、安裝維護(hù)簡(jiǎn)單、故障率低、安裝空間小等優(yōu)點(diǎn)[2]，按照漏電斷路器不同的工作原理主要分為電流漏電斷路器、電壓漏電斷路器和交流脈沖漏電斷路器3種。在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，交流脈沖漏電斷路器在計(jì)算漏電時(shí)由于受到線路三相不平衡影響，會(huì)發(fā)生頻繁的跳閘斷電，靈敏度太高對(duì)生產(chǎn)效率造成一定影響。電壓漏電斷路器在變壓器低壓保護(hù)運(yùn)行時(shí)，由于不能對(duì)每個(gè)分回路有效監(jiān)測(cè)，在煤礦的實(shí)用性也不強(qiáng)。在煤礦供電系統(tǒng)中，電流漏電斷路器使用最多，該電流斷路器能夠?qū)ω?fù)荷側(cè)線路漏電、短路、過載、斷相有效進(jìn)行監(jiān)測(cè)并實(shí)時(shí)斷電，能夠確保供電系統(tǒng)的穩(wěn)定。白洞礦地面供電系統(tǒng)決定安裝DZ24L型電流漏電斷路器，并采用分層保護(hù)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 DZ24L型電流漏電斷路器分層保護(hù)示意圖

1.2 主要作用

（1）漏電保護(hù)作用。漏電保護(hù)是在線路漏電、短路、過載、斷相的情況下，保護(hù)裝置自動(dòng)識(shí)別斷電電源，避免人員或設(shè)備受到損傷。當(dāng)保護(hù)監(jiān)測(cè)到供電線路負(fù)荷側(cè)發(fā)生漏電時(shí)，保護(hù)自動(dòng)將電源側(cè)電源切斷，確保供電安全。當(dāng)人員不小心觸碰到漏電線路時(shí)，為了降低電流對(duì)人員的傷害，漏電保護(hù)器自動(dòng)將電流導(dǎo)向大地[3]，確保人員不會(huì)發(fā)生觸電事故。由于漏電時(shí)間越短，對(duì)人或設(shè)備損傷越小，因此煤礦漏電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間通常不超過0.3 s。

（2）避免供電事故發(fā)生。由于漏電斷路器能夠及時(shí)切斷故障電源，從供電設(shè)備安裝漏電保護(hù)裝置以來，煤礦發(fā)生供電事故的概率大大下降，煤礦安全生產(chǎn)得到了有效提高。即使操作人員在操作設(shè)備過程中發(fā)生失誤，漏電斷路器也能夠及時(shí)切斷電源，防止事故擴(kuò)大[4]。

1.3 剩余動(dòng)作電流值確定

1.3.1 確定原則

根據(jù)煤礦供電協(xié)議要求，漏電斷路器剩余動(dòng)作值確定原則主要表現(xiàn)在以下幾方面：（1）漏電斷路器必須能夠滿足負(fù)荷設(shè)備的漏電電流；（2）漏電斷路器需設(shè)計(jì)3個(gè)檔位來分別對(duì)動(dòng)作電流進(jìn)行調(diào)節(jié)；（3）額定不動(dòng)作電流值應(yīng)高于正常漏電最大值值的2倍以上[5]；（4）安裝在潮濕環(huán)境的供電設(shè)備，漏電動(dòng)作電流應(yīng)小于30 mA；（5）地面建筑及可移動(dòng)式供電設(shè)備的額定剩余動(dòng)作電流應(yīng)小于30 mA；（6）供電設(shè)備總保護(hù)的額定剩余動(dòng)作電流應(yīng)大于30 mA。

1.3.2 剩余動(dòng)作電流值計(jì)算

根據(jù)漏電器剩余動(dòng)作值確定原則，額定剩余動(dòng)作電流要通過計(jì)算漏電電流的大小來確定。由于計(jì)算漏電電流的方法比較復(fù)雜，而且需要專業(yè)的測(cè)量設(shè)備，在實(shí)際工作中，可以通過以下經(jīng)驗(yàn)公示來計(jì)算：

式中：I△M為額定剩余動(dòng)作電流；Ih為電路中最大電流。

通常情況下，三線制或四線制動(dòng)力及照明線纜計(jì)算可以使用式（1）；普通單相照明線路計(jì)算可以使用式（2）。

2 安裝維護(hù)技術(shù)要求

2.1 安裝技術(shù)要求

（1）漏電斷路器能夠在漏電時(shí)及時(shí)切斷電源，從而起到保護(hù)作用，供電中嚴(yán)禁任何設(shè)備漏電斷路器。由于斷路器無法對(duì)人體直接進(jìn)行漏電保護(hù)，所以在使用過程中嚴(yán)禁人員觸碰斷路器[6]。

（2）漏電斷路器在安裝前應(yīng)對(duì)安裝人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，安裝期間應(yīng)指派專業(yè)技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督管理；漏電斷路器的各接線端子在安裝時(shí)要嚴(yán)格按照說明書標(biāo)識(shí)進(jìn)行安裝。

（3）安裝人員在安裝漏電斷路器前，首先要將線纜兩個(gè)端頭鋼帶拆除，中性線纜要進(jìn)行鉛包，而且要確保中性線纜鉛包完成后的完整性；施工人員在斷路器內(nèi)部安裝中性線時(shí)，要確保中性線準(zhǔn)確的安裝位置，同時(shí)由于中性線并非保護(hù)線，在安裝中要避免多次重復(fù)連接。

（4）漏電斷路器在使用前應(yīng)進(jìn)行動(dòng)作特性試驗(yàn)，斷路器安裝時(shí)應(yīng)保證安裝位置高于地面1.5 m，且確保斷路器負(fù)荷側(cè)與電源側(cè)對(duì)接安裝正確。

（5））漏電斷路器在與電纜芯線對(duì)接安裝時(shí)，必須保證載流要求，通常情況下，中性線截面積應(yīng)大于主線的50%以上[7]。

2.2 維護(hù)技術(shù)要求

（1）漏電斷路器由于在頻繁的跳閘過程中會(huì)出現(xiàn)電源模塊及保護(hù)內(nèi)部的線路燒損，因此檢修人員需定期對(duì)設(shè)備的保護(hù)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)動(dòng)作失靈、損壞時(shí)必須及時(shí)進(jìn)行更換。

（2）檢修人員每月需要對(duì)斷路器的跳閘參數(shù)進(jìn)行記錄并匯總，并根據(jù)每個(gè)斷路器的跳閘參數(shù)進(jìn)行分析，不斷調(diào)整保護(hù)參數(shù)，確保每個(gè)斷路器動(dòng)作靈敏、可靠。

（3）當(dāng)被保護(hù)供電系統(tǒng)中發(fā)生觸電事故時(shí)，必須及時(shí)對(duì)漏電斷路器動(dòng)作特性進(jìn)行檢查，分析保護(hù)失效原因，并及時(shí)更換斷路器。

（4）煤礦應(yīng)對(duì)地面供電系統(tǒng)中，漏電斷路器每日需對(duì)供電設(shè)備做1次漏電試驗(yàn)，確保漏電斷路器的靈敏性，并記錄反應(yīng)時(shí)間[8]；每月定期按試驗(yàn)按鈕3次，每季度進(jìn)行2次遠(yuǎn)方試驗(yàn)。

（5）嚴(yán)禁非工作人員對(duì)漏電斷路器進(jìn)行安裝、拆卸、維修以及特性檢測(cè)，需安排經(jīng)過培訓(xùn)且有資格證的人員進(jìn)行檢測(cè)，嚴(yán)禁采用相線接觸接地裝置的方法進(jìn)行檢測(cè)。

3 結(jié)束語

2018月2月，白洞礦地面供電系統(tǒng)改造全部完成，供電系統(tǒng)通過安裝漏電斷路器后，經(jīng)1年應(yīng)用效果觀察發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化改進(jìn)后，電網(wǎng)穩(wěn)定性大大提高。與改進(jìn)前相比，解決了傳統(tǒng)供電系統(tǒng)老化現(xiàn)象嚴(yán)重、供電效率差、故障率高等技術(shù)難題，未發(fā)生一次因供電線系統(tǒng)短路故障，發(fā)生火災(zāi)、設(shè)備燒毀等事故。全年可為煤礦提高經(jīng)濟(jì)效益達(dá)720萬元，取得了顯著應(yīng)用成效。