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)過程的機械化和自動化，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)存在的問題

1.電氣連接部位發(fā)熱

電連接的加熱是電源系統(tǒng)運行中的常見情況。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，接頭也會被加熱。當(dāng)電連接被加熱時，由于高溫，接頭的腐蝕速率可能加速，形成惡性循環(huán)。如果未及時處理熱部件，則連接部件可能由于高溫長時間損壞或脫落，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，每個變壓器的勵磁阻抗都很大。然后，可以消除由中性點產(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，振幅會增加，并會形成連續(xù)的過電壓。此時，容易使電源系統(tǒng)產(chǎn)生變形電壓，這會影響電源系統(tǒng)運行的穩(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行模式，繼電保護(hù)整定技術(shù)的應(yīng)用相對成熟。但是，雖然我們繼續(xù)建立和完善煤礦供電系統(tǒng)的運行結(jié)構(gòu)和方法，并繼續(xù)與供電部門合作，堅持繼電保護(hù)配置的基本原理，但在系統(tǒng)的實際運行中，并沒有取得良好的效果。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)的有效運行，但是，也會產(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問題，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保護(hù)裝置，變電站和井下線應(yīng)安裝微機保護(hù)的變電站。最好在饋線上安裝三級保護(hù)，以保護(hù)時間限制和設(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)端故障時的電壓分量靈敏度進(jìn)行設(shè)定；另外，電流保護(hù)的動作時限應(yīng)滿足井下線第三級時限的要求，變壓器后備保護(hù)的可靠性由電壓動作值和時限保證。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，并取代原來的過電流+限時斷開保護(hù)。

（4）制定合理的線路配置整體方案。通過以上介紹，分析討論了煤礦供電系統(tǒng)的特點，并與地面10kV線路進(jìn)行了對比。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

為了解決這個問題，無功功率動態(tài)補償（SVC）技術(shù)可用于完成無功補償和諧波吸收。也可以根據(jù)諧波條件分別設(shè)計和安裝不同數(shù)量的濾波裝置；優(yōu)選地減少來自電源的諧波產(chǎn)生量，并選擇具有少量諧波產(chǎn)生的電氣設(shè)備或濾波器設(shè)備。

3.系統(tǒng)諧振問題的解決途徑

系統(tǒng)的大部分正常運行都會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。中性點不接地系統(tǒng)的上述問題可以通過以下方法解決：

（1）自動調(diào)整補償裝置：對應(yīng)于供電系統(tǒng)的中性點接入?yún)?shù)的電視中性點通過諧波消除裝置和消弧線圈接地，從而解決了系統(tǒng)諧振問題。自動調(diào)節(jié)補償裝置，以減少消弧線圈的失諧或完全補償操作。阻尼率大大增加，中性點諧振過電壓的幅度減小，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，在諧振過程期間，中性點電壓被限制為不超過允許值范圍。為了達(dá)到完全補償?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并干擾諧振條件可以有效地抑制諧振過電壓。TV的激勵電感太大，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，因此不會引起諧振。中性點接入消弧線圈模式對由TV核飽和引起的鐵磁諧振過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，與電視初級側(cè)的中性側(cè)環(huán)相連。接入相當(dāng)于電視初級側(cè)的所有相對所有接入電阻，可有效抑制阻尼過流和電視過壓。同時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，電視的過載將會加劇。如果單相接地和共振時間太長，電視可能會燒壞或保險絲熔斷。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特性；達(dá)到系統(tǒng)的運行要求后，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，很明顯電視的初級側(cè)電流增加，并且由于其自身部件的故障而無法實現(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上。有效抑制鐵磁諧振的目的是減小電壓互感器的初級電流。此外，該方法還確保了接地指示裝置對相位和零序電壓幅度的靈敏度。

4.電氣連接部件加熱問題的解決方案

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

5.電壓波動范圍大的解決方法

（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，從而減少無功功率損耗和線路電壓降。

（3）通過無功功率動態(tài)補償（SVC）技術(shù)動態(tài)補償系統(tǒng)的無功功率，以穩(wěn)定系統(tǒng)電壓。

三、結(jié)束語

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

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