探究煤矿供电系统的改造设想

刘 超 吕成泉

山东万祥矿业有限公司 山东 济南 271107

1 煤矿供电系统的现状

目前我国很多生产矿井仍然有着长长的架空输电线路,并且随着矿井的相继延伸而全面得到使用,有的输电线路使用年限已经超过了40年,较近的也已经使用了20年之久。尤其是在一些地面变化情况较大的情况下,随着街道的变形、路面的起伏,一些导线相对于地面的安全距离变小,加之输电线路使用的混凝土线杆经过多年的风雨侵蚀已经出现了很多裂纹,甚至水泥脱落,存在很大的供电隐患,严重威胁煤矿井下的供电安全和附近居民的人身安全。

2 煤矿供电系统的发展

随着煤矿产煤量的持续增加,矿井生产用电负荷日益增加,供电系统中存在许多落后淘汰供电设施,已不能满足井下正常生产供电。矿井大面积突然停电后,由于事故告警信息较少,往往很难判断故障原因和故障部位,只有通过试送电进行供电恢复和故障查找,当试送电到故障线路后,再一次造成大面积停电,这时才判断出故障回路,这样不仅造成二次大面积停电,而且使电力电缆受到二次故障冲击,严重影响井下供电系统安全。因此,需要不断优化矿井供电系统,努力研究提高供电可靠性的方法及对策。

目前大多数的煤矿均采用户外的变电设施,一般电压等级为35kv有主变压器、高压隔离开关、断路器、电压互感器、电流互感器等高压输变电开关设备。现如今来看,部分设备还是比较陈旧的,对于这些设备的运行、维修保养也非常的繁琐,还有一个比较严重的问题就是在运行的过程中绝缘值下降变化特别明显,对于企业的安全生产有着较大的影响。这些老旧设备的机构锈蚀严重、密封性差、污垢较多,这样就会造成电气设备接触不良、发热、受潮、闪络等现象,严重时会引起接地、短路等事故,这些现象也正是因为他们的自身结构特点决定的。因此应该采取新的防护措施,使用新的产品,目前比较先进的有ZW7－40.5型户外高压真空断路器、LZW－35型户外高压电流互感器和JDZW35型户外干式电压互感器等等,以新产品逐步替换老旧设备,对于整个35kv供电系统的可靠运行有着不可小视的作用。

现如今较多的矿井还都是采用一般的高防开关,其作用仅仅在过载、接地、短路时才会出现保护作用和进行无压释放等等。但是这种保护作用对动作时间的要求比较低,也没有选择性,精确度不高。如果选用新型的BGP9l－6AK型真空高防开关,灵敏可靠,保护功能全,具有很多保护功能,如：对负载侧出现的短路故障,进行限时速断保护；对负载侧出现的持续过载,实施反时限保护；负载侧出现的断续过载等。

有的矿井还一直采用油浸纸绝缘高压电缆,这种电缆钢铠易锈蚀,绝缘程度低,经常发生击穿、短路等故障,导致失电。现在我们经常使用的是交联聚乙稀内部钢带铠装护套电力电缆,从地面降压站由井下主要运输巷、斜井提升轨道巷等巷道经过简单吊挂即可实现井下供电,且不易发生故障。交联聚乙稀电缆接头可采用专用的电缆连接附件和连接技术,安全可靠,减少了因接头质量不好而发生事故的概率,大大提高了供电可靠性,降低事故率。

3 煤矿供电系统的现代化技术应用

3.1 电源快速切换装置应用 根据煤矿安全生产的供电要求,煤矿主供电系统需采用双回路供电来保证其设备的正常连续运转。快速切换电源,保证下级开关不跳闸,使用电设备实现不失电的效果,可以说安装电源快速切换装置是一个最安全、有效的办法。煤矿用电有多种切换方式,依靠电源开关的动作顺序分类一般可分为并联切换、串联切换和同时切换；按照电源切换速度分类,可分为残压切换、同期捕捉切换、长延时切换和快速切换；按照电源切换的启动原因分类,又可分为异常失压或误跳引起的切换、手动切换,手动切换的接线方式相对容易,主要是通过手动启动或关闭来实现。

电源快速切换装置能够及时准确的判断线路故障,当一回路电源线路发生故障停电时,能够快速的切换至另一回路电源线路供电,避免了矿井大面积失电现象,使主供电系统更加安全可靠,为矿井安全生产奠定了坚实的基础。

3.2 煤矿变电站综合自动化技术应用 变电所综合自动化技术是将变电站的二次设备经过功能性组合和优化设计,利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术,实现对变电站的主要设备和输配电线路自动监视、测量、自动控制和微机保护,同时实现与调度中心通信等综合性的自动化系统。变电所综合自动化技术的优点非常突出：可利用软件实现在线监测,具有故障诊断等功能；可大大提高电压合格率,降低损耗,节约电能；可与矿内局域网连接,实现远程数据监测和在线修改；具有故障自检功能,可定期诊断自身系统内部故障；与调度中心通过环网联网,实现远程控制。变电站综合自动化技术的应用,真正实现了 “五遥”功能,为煤矿安全生产奠定了坚实的基础。

3.3 防越级跳闸技术应用 由于煤矿井下供配电网络运行环境和设备的特殊性,导致井下供配电系统容易发生短路、过流、漏电、电压波动等供电故障,经常导致保护联锁动作,故障排查极为困难,尤其发生越级跳闸事故时,只依靠人工方式进行排查,可能会延长事故影响时间,也可能会使事故扩大。

随着科学技术的发展,技术人员已经研发出多种解决方案,其中使用最为普遍的是光纤纵差保护法。下级开关光纤纵差保护器的输出信号通过光纤接入上级开关光纤纵差保护器,上级开关光纤纵差保护器计算两台开关的电流差值。正常运行时,两个开关之间线路不发生故障,流过的电流相等,电流差值为零,当两台开关之间线路出现故障时,短路点上级开关会流过大电流,上下级开关流过的电流不相等,会有一定的电流差值,当电流差值达到保护器的跳闸启动值时,短路点上级开关跳闸,切断电源。当短路点的上级开关因故障拒动时,它的上一级开关保护器的定时限过流保护启动,延时约100ms后动作,切断故障回路,作为下级开关的后备保护。

3.4 高压选择性漏电保护装置应用 根据《煤矿安全规程》第453条规定：井上、下变电所的高压馈电线上,必须具备有选择性的单相接地保护；向移动变电站和电动机供电的高压馈电线上,必须具有选择性的动作于跳闸的单相接地保护。

选择性漏电保护是指当电网发生漏电故障时,能够有选择的发出故障信号或切断故障支路,保证非故障部分继续运行,从而减小故障影响范围,便于查找漏电故障点,缩短事故影响时间。高压选择性漏电保护装置除了具有保护功能外,还具有故障记录、网络通信等辅助功能,这对事故分析、故障处理和保护装置的调试等有着非常重要的意义。

4 结束语

我国的煤矿就生产规模而言,一直为国内能源系统提供了良好优质的煤炭,为我国经济发展做出了贡献。伴随着开采深度的增加,用电负荷也随之增加,对煤矿供电系统应该有新的技术要求,我们必须根据企业自身特点,设计出一套安全可靠、经济合理的煤矿供电系统。