淺談煤礦分區(qū)供電的意義

付海恩 冀中能源股份有限公司

一、煤礦對(duì)供電的一些基本要求

供電可靠性要高，所謂供電可靠，就是要求供電時(shí)不能間斷。一旦礦井發(fā)生供電中斷，極有可能會(huì)給礦井、職工人身及財(cái)產(chǎn)的安全帶來嚴(yán)重威脅。我們現(xiàn)行的《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：礦井應(yīng)有兩回路來自不同變電所的電源線路，當(dāng)任一回路發(fā)生故障停止供電時(shí)，另一回路應(yīng)能擔(dān)負(fù)礦井全部負(fù)荷。這就說明了供電可靠的重要性。

供電安全性要好，井下供電容易導(dǎo)致觸電或由電火花引起的瓦斯、煤塵爆炸等事故，所以，必須采取一系列技術(shù)措施，制定嚴(yán)格的規(guī)章管理制度，保證礦井的安全供電。

供電質(zhì)量良好，對(duì)于煤礦供電，不但要求電能數(shù)量滿足生產(chǎn)需要，而且要求供電電能質(zhì)量良好：即頻率波動(dòng)范圍、電壓波動(dòng)范圍、諧波參數(shù)滿足要求。

供電經(jīng)濟(jì)性要好，煤礦供電設(shè)備大多屬于大功率用電設(shè)備，耗電量很大，如果沒有采取合理的“避峰就谷”措施，或者是整體供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不合理，電器設(shè)備安裝、使用等存在不當(dāng)情況，就會(huì)造成功率因數(shù)降低，線路損耗增大，使生產(chǎn)成本上升。因此，保證煤礦供電的經(jīng)濟(jì)性意義重大。

二、現(xiàn)階段煤礦供電中的一些問題

1.個(gè)別礦井供電系統(tǒng)電容電流存在過大的現(xiàn)象，更甚者有的礦井電網(wǎng)電容電流已經(jīng)超出《煤礦安全規(guī)程》的要求；在煤礦的供電系統(tǒng)中，電容電流直接可以反映接地電流的大小，煤礦供電系統(tǒng)越來越復(fù)雜，接地發(fā)生的可能性就越來越大，而當(dāng)電容電流達(dá)到一定程度，就會(huì)產(chǎn)生電弧，對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)造成極大的威脅。2.系統(tǒng)諧波污染加重的問題；隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力電子技術(shù)在最近幾年獲得較快的發(fā)展，一些開關(guān)器件被廣泛應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)生活中，但其存在功率較大、無功消耗較大的特點(diǎn)，如變頻器、無功補(bǔ)償裝置、可控硅等，這些設(shè)備在幫助生產(chǎn)的同時(shí)，制造出很多諧波，使電網(wǎng)電壓波形發(fā)生畸變，注入3次、5次、7次、11次諧波超標(biāo)。3.選擇性接地（漏電）保護(hù)裝置的動(dòng)作可靠性、靈敏性和準(zhǔn)確性不足的問題。

三、煤礦進(jìn)行合理分區(qū)供電的意義

（一）煤礦供電系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式

礦井中性點(diǎn)接地方式是電力系統(tǒng)中一個(gè)涉及范圍大，且必須重視加以研究分析的問題，中性點(diǎn)運(yùn)行方式是指電力系統(tǒng)中以星形接線的發(fā)電機(jī)和變壓器，其中性點(diǎn)不同的接地方式，有直接接地，不接地，或者經(jīng)阻抗接地方式。

簡單來說中性點(diǎn)接地方式有兩大類:一類是中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)過低阻抗接地，稱為大接地電流系統(tǒng)；另一類是中性點(diǎn)不接地，經(jīng)過消弧線圈或高阻抗接地，稱為小接地電流系統(tǒng)。其中采用最廣泛的是中性點(diǎn)接地、中性點(diǎn)經(jīng)過消弧線圈接地和中性點(diǎn)直接接地等三種方式。煤礦井下供電系統(tǒng)必須采用中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。

（二）煤礦選擇中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

煤礦選擇中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)運(yùn)行方式，優(yōu)點(diǎn)是，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)可以提高煤礦供電的可靠性，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于不夠成回路，所以流過故障點(diǎn)的是由對(duì)地電容形成的容性電流，數(shù)值很小，可以有效限制單相接地電流，當(dāng)人體觸電時(shí)，同樣通過人體的電流也很小，不易對(duì)生命造成危害；再就是不會(huì)出現(xiàn)單相短路，不會(huì)產(chǎn)生很大的電弧，這樣就不容易引起瓦斯和煤塵爆炸或人員傷亡。整個(gè)系統(tǒng)可以維持運(yùn)行一段時(shí)間，在絕緣還沒破壞前，最好要及時(shí)消除故障，不能在這種狀態(tài)下長時(shí)間運(yùn)行，一般不超過1－2小時(shí)。

缺點(diǎn)：當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生某一項(xiàng)接地時(shí)，另外兩相對(duì)地電壓升高為對(duì)應(yīng)的線電壓，極容易造成絕緣薄弱環(huán)節(jié)被擊穿。同時(shí)，單相接地電弧可進(jìn)一步燒壞相間絕緣。所有這些都有可能造成相間短路，引起電氣事故。

三、加裝隔離變壓器進(jìn)行分區(qū)供電的意義

煤礦特殊的工作環(huán)境，單項(xiàng)接地發(fā)生的概率比較高。礦井電氣設(shè)備采用中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式十分必要，但是，如何規(guī)避該運(yùn)行方式的缺點(diǎn)，更加有效提高煤礦供電的可靠性擺在我們面前，正確合理的采用分區(qū)供電，通過隔離變壓器，將復(fù)雜的供電系統(tǒng)，區(qū)分開來，是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

（一）隔離變壓器原理

隔離變壓器可以給用電設(shè)備提供較為“純凈”的電源電壓，它的原理與普通干式變壓器相同，其輸入繞組與輸出繞組在電氣上彼此隔離，同樣利用電磁感應(yīng)原理。隔離變壓器的輸出端跟輸入端是完全隔離的，這樣就有效的對(duì)變壓器的輸入端（電網(wǎng)供給的電源電壓）起到了一個(gè)良好的過濾作用。

各個(gè)分區(qū)的供電系統(tǒng)互不影響，反之亦然，減小了單相接地故障的影響面，提高了供電可靠性，方便了故障排查。從接地選線與井下接地保護(hù)角度看，也將大幅提高選線準(zhǔn)確率，進(jìn)一步提高供電可靠性。

（二）隔離變壓器作用

1.隔離電壓分區(qū)供電。隔離變壓器的原副邊繞線圈各自的電流相互隔離不構(gòu)成電氣回路，輸入繞組與輸出繞組電氣隔離，變壓器將大系統(tǒng)從根本上分隔為多個(gè)接地小系統(tǒng)。2.隔離單相接地故障。隔離變壓器可以有效隔離單相接地故障，任何一側(cè)發(fā)生單相接地故障，電容電流只會(huì)在本側(cè)構(gòu)成回流，不會(huì)引起另一側(cè)零序電壓變化，不會(huì)引起另一側(cè)單相對(duì)地電壓升高。3.抑制干擾。隔離變壓器采用三相雙繞組結(jié)構(gòu)，對(duì)于發(fā)現(xiàn)放電、閃電、電機(jī)啟動(dòng)、電網(wǎng)切換等其它電網(wǎng)引起的干擾都有抑制作用，可以有效去除奇數(shù)次諧波干擾、三次諧波。4.降低短路電流。隔離變壓器增加系統(tǒng)阻抗，能有效抑制系統(tǒng)短路電流，使保護(hù)裝置等容易配合。

四、分區(qū)供電也帶來一些問題

（一）分區(qū)供電會(huì)增加網(wǎng)損

加上隔離變后，整個(gè)電網(wǎng)的網(wǎng)損略有增加。

（二）分區(qū)供電會(huì)增加消弧線圈的數(shù)量

各分區(qū)電容電流不再通過一套消弧線圈治理，各個(gè)分區(qū)需要根據(jù)測試電容電流實(shí)際情況單獨(dú)治理，在加裝隔離變后，需要加裝消弧線圈進(jìn)行綜合治理。

綜上所述，煤礦選擇正確、適當(dāng)?shù)姆謪^(qū)供電方式，可以解決一部分礦井供電系統(tǒng)中凸顯的問題，但是，分區(qū)供電也不可能解決供電系統(tǒng)中出現(xiàn)的所有問題，讓我們一起去研究、去實(shí)踐，探索出一條逐步提升煤礦供電系統(tǒng)安全可靠性的道路。