小型矿业电气设备状态评估与事故预想

姬德亮

摘要：在现代化的矿业单位中，无论规模大小，其生产所依靠的最主要和最重要的能源就是电，电被人们重视，但电的保护同也被人们忽视，如何利用有效的统筹方法，使电能发挥最大最优的功效，是保证生产单位安全、效益、可持续生产的重要手段之一。

关键词：电保护;状态评估;事故预想

电是现代矿业生产的基本能源，贯穿整个生产过程，因此，每個生产单位对电都是相当重视，但是，在重视的同时却忽略了对电的保护，也就是说只会用电，而不能很好的使用电，这对企业节能减排和供电单位都是不利的。

电力系统的运行是非线性的，因此，可以先通过对电气设备进行有效合理的状态评估，对其运行中可能出现的情况进行准确（并不一定要做到精确）的事故预想，然后在以后的生产过程中有针对性的进行事故预防和处理，这样既保证了电能的可靠、安全、经济使用，又可以降低。生产成本。

一、电气设备的状态评估

电气设备可以分为一次、二次设备，下面主要以二次设备为例分析基本的评估办法。

在进行状态评估前，首先要选择一个可靠的测控装置来采集、判断和快速处理快速变化的局域电力系统，技术已经完全成熟的微机型继电保护装置可作为首选。

微机型继电保护和安全自动装置具有自我诊断功能，可以实时监视装置自身运行工况，为评估设备运行状况提供了科学的依据，是设备状态评价的重要手段。也就是说，我们所需要的参数大多都可以通过此设备收集。

在很多中小型选场中，由于考虑到投资成本，很多保护装置任然采用传统的组合继电器组，其实这种投资理念是不太合理的，具体的分析可见随后的案例分析。

1.分等分级

分等分级的主要目的就是将电气设备的状态缺陷采用量化指标进行表示。

首先，根据设备状态量对继电保护健康状态的影响程度，从小到大分为不同的权重等级，可以用数字1，2，3，4代表，对应不同的权重系数。

根据各状态量的劣化严重程度，从轻到重依次分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四级，对应不同的扣分值，其基本扣分值为2、4、8、10分。

所谓的状态量应扣分值由状态量劣化程度和权重共同决定，即状态量应扣分值等于该状态量的实扣分值乘以权重系数（见表1）。状态量正常时扣0分;未对某一状态量进行评价，则不扣分。

这样，就可以将不设备划分为不同的状态。如表二。

继电保护及安全自动装置整体评价应综合其部件的评价结果。当所有部件评价为正常状态时，整体评价为正常状态;当任一部件状态为注意状态、异常状态或严重状态时，整体评价应为其中最严重的状态。根据继电保护及安全自动装置整体状态评价结果，形成状态量评价报告，作为指导继电保护状态检修的支持性文件和制定检修、维护计划的重要依据，从而制定不同的检修、维护策略。正常、注意状态可以正常运行，注意状态应加强运行监视，异常状态应适时安排检查或试验，严重状态应尽快安排检修。

2、状态量构成

2.1 原始资料

原始资料主要包括：铭牌参数、订货技术协议、出厂试验报告、投产试验报告等。

2.2 运行资料

运行资料主要包括：运行工况记录信息、历年缺陷及异常记录、巡检情况、不停电检测记录等。

2.3 检修资料

检修资料主要包括：试验报告、有关反措执行情况、部件更换情况、检修记录等。

2.4 其他资料

其他资料主要包括：同型（同类）设备的运行、试验、缺陷和故障的情况、相关反措执行情况、其他影响设备安全稳定运行的因素等。

二、事故预想

事故预想即对设备在运行中可能出现的故障做出事前预想，可根据此预想对引起故障或事故发生的原因进行消除，防患未然。也可根据此预想在故障或者事故发生时，能快速进行判断，及时解决，将事故影响降到最低，减少不必要的停电损失。仅举一例说明。

在矿业单位中常见的变频器故障或误动作，一般由以下几种原因引起。

1.电源异常：即缺相、停电、低电压或者三者的随意组合，那么就不应将变频器与直接启动电机或电磁炉共用一个电源，有条件可以使用不间断电源。

2.震动、噪声：振动通常是由于电机的脉动转矩及机械系统的共振引起的，特别是当脉动转矩与机械共振电恰好一致时更为严重。噪声通常分为变频装置噪声和电动机噪声，对于不同的安装场所应采取不同的处理措施：变频器在调试过程中，在保证控制精度的前提下，应尽量减小脉冲转矩成分;调试确认机械共振点，利用变频器的频率屏蔽功能，使这些共振点排除在运行范围之外;由于变频器噪声主要有冷却风扇机电抗器产生，因选用低噪声器件;在电动机与变频器之间合理设置交流电抗器，减小因PWM调制方式造成的高次谐波。

3.雷击、感应雷电：为防止因冲击电压造成过电压损坏，通常需要在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件，保证输入电压不高于变频器主回路期间所允许的最大电压。当使用真空断路器时，由于变压器一次侧真空断路器断开时，通过耦合在二次侧形成很高的电压冲击尖峰，应尽量采用冲击形成追加RC浪涌吸收器。若变压器一次侧有真空断路器，因在控制时序上保证真空断路器动作前先将变频器断开。

此外，还有如调频器本身软件、安装环境等多方面原因，可以根据实际情况具体分析。

三、风景公司选场改造实例

风景公司选场4套球磨系统小时处理量设计为100吨，但在生产过程中，平均时处理量在70吨，最大处理量未超过80吨。在实地观察分析后，发现4套球磨6kV开关柜的保护装置仅为简单的两相各一只电流反时限继电器，反时限继电器虽然可以将过流两段保护整合在一起，但是由于其机械构造的限制，其反应速度慢，经常误动作，不能采集和显示急速变化的电力参数。

在2011年7月，对其进行了一个星期的改造，主要是将反时限继电器更换为ASD-411电动机保护测控装置，并增加一组电压互感器，以便在装置中加入经常被人忽视的电压保护。此测控装置 精准度为0.2级，具有过流、过流反时限、堵转保护、运行堵转保护、低电压保护，即所有的电机保护都可以进行，而且反应速度快，可以随时显示当时的主要电力参数，记录主要事件内容。在改造时，进行事故预想，将可能的故障产生原因消灭，并制定了事故预想定案。

改造后，经过一定时间逐步加量的试运行，最后单台日处理量可达到2300余吨，基本达到设计要求。

改造完成到现在两年里，球磨用电力系统基本无任何故障发生，每年只需进行防雷试验和继电保护试验即可（一次设备根据实际情况和国标建议，可以3-5年进行一次）。

整个改造各项费用总计22万余元，以0.2品味，每套球磨每天均生产20小时计算，不足一月即可全部收回成本。经济效益是非常可观的。

矿业单位电气设备状态评估和事故预想，起点高，落点底，项目大，投资小，因此是非常适合进行普及的。

（云南金沙矿业股份有限公司电力公司 654100）