论文部分内容阅读
摘要：井下供电系统中高压多采用单母线分段结构、低压供电多采用辐射状网络结构。因此井下供电系统结构复杂、路长短不一，供电网络复杂多变，点多、线长，面广，给运行维护检修带来很大的困难。该文结合笔者所在煤炭企业（开滦集团公司东欢坨矿业分公司）实际情况，对矿山的供電系统做出阐释。
关键词：煤矿供电 继电保护 供电系统
1 供电系统的现状
电力是煤矿生产的主要能源。对煤矿井下进行可靠、安全、经济合理的供电，对提高产品质量，提高经济效益及保证安全生产等方面都有十分重要的意义。为确保安全和正常生产的需要，合理优化井下供电系统就显得更为重要。当今，随着矿井供电电压等级的不断提高，井下低压供电系统的范围也在不断扩大。对于供电路径而言，由地面110kV（或35kV）变电站到井下中央变电所，再由井下中央变电所到采区变电所，再由采区变电所到采掘工作面移动配电点。对于高压来说，所用电压等级35kV/6kV。井下供电高压采用10kv或6kV。就高产高效综采工作面而言，若工作面供电电源引自采区变电所6000V分段母线上，则工作面就存在6000V，3300V，1140V和660V等4种动力电压等级。而对其他普通综采工作面，低压供电系统也有1140V和660V两种动力电压。2煤矿高压供电系统
由于低压电缆外径、线径等原因的限制，其低压供电半径一般在800～1200m（分660V和1140V），而工作面的长度已经达到1500～3000m，甚至更大范围。因此煤矿高压供电线路已经深入采掘等工作面中心。其高压供电的安全可靠性问题，不仅影响产量，也影响到工程进度。如果遇上大水矿井，其用电量占矿井用电量的一半还多，高压排水设备的广泛应用，尤其显得高压供电的重要，因此煤矿高压供电在供电系统中有很重要的地位。高压供电不仅与系统本身设计有关，还与系统中组件中的安全可靠性有关。因此构件煤矿井下高压供电系统中各个部件中只要有一部件出现故障，整个系统就会终止运行。为此需对系统做出合理的预防、检修和维护。一般煤矿常见故障有以下几种。
2.1 高压线路故障
第一是高压线路在巷道中被挤压刮伤而造成的线路停电；第二是系统接地后另一相也同时接地从而造成的两相分别对地短路故障。第三是电缆连接附件绝缘薄弱而造成的漏电故障。第四是线路中有一部分电缆在使用过程中绝缘降低而导致故障。因此高压线路的检修周期、检修质量关系着能否正常可靠供电的关键。
2.2 高爆开关故障
一是高爆开关机构老化，一般高爆开关采用弹簧操作机构（现在很多矿井都使用永磁机构），随着使用，机构磨损老化，导致开关拒动。二是高爆开关智能保护显示通信故障、保护失效、整定出错等原因，造成掉电不能合闸操作。三是高爆开关无屏显，由于一二次熔断器烧毁而造成的停电。四是高爆开关一般矿井的高爆开关绝非一个厂家，厂家的众多，而又频繁的自动化改造，打破了高爆开关二次线路合理布局。从而导致线路与图纸不符，故障时无从查找，给检修维护带来困难。只有定期的对高爆开关试验、检修才能降低事故率。
2.3 继电保护问题
一般矿井供电系统运行方式复杂、各级配电室众多，这就对继电保护校验提出了更高的要求。第一、极差的问题，极差校订不好，容易出现越级跳闸，极差太大，会出现短路时，本身该跳闸的开关拒动，后备保护不起作用。第二、对于扩建后的矿井，原有下级配电室的互感器选型过小，短路时，短路电流大，互感器磁通饱和，不能正确反映继电保护动作情况，造成短路拒动现象从而出现越级跳闸。第三、供电系统运行方式复杂，改变系统运行方式后，就有可能原有的继电保护整定值不符合要求，出现系统短路时发生不可估量的事故。第四、由于接地选线装置需要和消弧线圈匹配，发生接地时才能准确选择出接地线路。由于接地选线装置的厂家众多，这就要求在继电保护校验时对馈出终端的漏电保护设定。太大，不起作用，太小，就会因为干扰或者断路器同期性误动作而影响正常供电。第五、现代化矿井有的采用上防越级跳闸保护装置，该保护借鉴变压器差动保护来实现，目前在试验阶段。虽然保护的发展更新了，但放越级保护的现场试验方法还没有科学有效的手段。继电保护的整定校验关系着矿井的供电安全、可靠性，只有充分的挖掘继电保护的四大特性，合理选择保护类型才能有效的降低事故率。
2.4 系统接地故障
矿井环境复杂、遇大水矿井就电力线路显得特别潮湿，尤其在雨季，井下环境湿度非常大，有的线路甚至临水。容易造成电缆连接附件绝缘过低，从而导致系统接地。煤矿规程规定：系统按地允许运行两小时。但接地故障的查找是相当困难。如果采用拉路法，对于供电网络复杂的矿井难于在2h内排除故作。虽然接地选线装置可以选择接地线路，但必须与之配合的消弧线圈相适应。不然就难于判断是消弧线圈的补偿电流还是接地电流、还是电网容流。目前市场上的按地选线装置没有100%准确判断处故障线路的。必须小电流按地选线加拉路查找系统接地线路。
3 低压供电系统
如果说高压供电系统是确保四大件的运行依据，那么低压供电系统则是保证煤炭开采的必要条件。因此低压供电在生产开采中占有重要地位。低压供电的安全可靠性直接影响着煤矿生产的经济效益。而局扇通风、局部排水是保证工作面正常开采的先决条件。
3.1 漏电问题
煤矿三大保护有漏电保护、过电流短路保护和接地保护。其中发生危害最大的还是漏电。第一、漏电火花可以引发瓦斯、煤尘爆炸事故。第二、当漏电电流超过50mA时，可引发电雷管早爆。第三、发生人身触电事故：50mA以上人就有生命危险。第四、漏电长期存在，引起相间短路。一般漏电整定设置为30mA，0s。当低压供电线路中有总馈电和分支馈电时，建议采用选择性漏电保护，对低总馈电开关采用30mA，0.35s，分支馈电采用30mA，0s。能有效的选择出漏电分支电网。缩小事故范围。
3.2 局部通风排水问题
局扇“三专”供电按照《煤矿安全规程》规定煤矿井下的局部扇风机供电必须满足“三专”的要求。即专用开关、专用变压器、专用电缆线路。局扇与掘进工作面煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中的所有掘进工作面应装设风电闭锁、瓦电闭锁。但是根据实际供电运行情况来看，有些掘进工作面往往达不到这个要求，均不同程度地存在着缺陷。或者是没有实现“三专”供电，或者是缺少瓦电闭锁等。局部排水是采掘工作面的重中之重，由于漏电等原因而造成的停电故障严重的影响着供电的安全可靠性。铺设专用排水线路是解决排水问题的关键。
4 结语
总之，煤矿井下供电系统庞大而复杂。工作起来是一项复杂而又艰巨的任务。它需要每一位工作者细心对待，不能放过系统中任何一个小的隐患。是一项既需要动脑也需要动手的工作。煤矿供电，任重而道远。
关键词：煤矿供电 继电保护 供电系统
1 供电系统的现状
电力是煤矿生产的主要能源。对煤矿井下进行可靠、安全、经济合理的供电，对提高产品质量，提高经济效益及保证安全生产等方面都有十分重要的意义。为确保安全和正常生产的需要，合理优化井下供电系统就显得更为重要。当今，随着矿井供电电压等级的不断提高，井下低压供电系统的范围也在不断扩大。对于供电路径而言，由地面110kV（或35kV）变电站到井下中央变电所，再由井下中央变电所到采区变电所，再由采区变电所到采掘工作面移动配电点。对于高压来说，所用电压等级35kV/6kV。井下供电高压采用10kv或6kV。就高产高效综采工作面而言，若工作面供电电源引自采区变电所6000V分段母线上，则工作面就存在6000V，3300V，1140V和660V等4种动力电压等级。而对其他普通综采工作面，低压供电系统也有1140V和660V两种动力电压。2煤矿高压供电系统
由于低压电缆外径、线径等原因的限制，其低压供电半径一般在800～1200m（分660V和1140V），而工作面的长度已经达到1500～3000m，甚至更大范围。因此煤矿高压供电线路已经深入采掘等工作面中心。其高压供电的安全可靠性问题，不仅影响产量，也影响到工程进度。如果遇上大水矿井，其用电量占矿井用电量的一半还多，高压排水设备的广泛应用，尤其显得高压供电的重要，因此煤矿高压供电在供电系统中有很重要的地位。高压供电不仅与系统本身设计有关，还与系统中组件中的安全可靠性有关。因此构件煤矿井下高压供电系统中各个部件中只要有一部件出现故障，整个系统就会终止运行。为此需对系统做出合理的预防、检修和维护。一般煤矿常见故障有以下几种。
2.1 高压线路故障
第一是高压线路在巷道中被挤压刮伤而造成的线路停电；第二是系统接地后另一相也同时接地从而造成的两相分别对地短路故障。第三是电缆连接附件绝缘薄弱而造成的漏电故障。第四是线路中有一部分电缆在使用过程中绝缘降低而导致故障。因此高压线路的检修周期、检修质量关系着能否正常可靠供电的关键。
2.2 高爆开关故障
一是高爆开关机构老化，一般高爆开关采用弹簧操作机构（现在很多矿井都使用永磁机构），随着使用，机构磨损老化，导致开关拒动。二是高爆开关智能保护显示通信故障、保护失效、整定出错等原因，造成掉电不能合闸操作。三是高爆开关无屏显，由于一二次熔断器烧毁而造成的停电。四是高爆开关一般矿井的高爆开关绝非一个厂家，厂家的众多，而又频繁的自动化改造，打破了高爆开关二次线路合理布局。从而导致线路与图纸不符，故障时无从查找，给检修维护带来困难。只有定期的对高爆开关试验、检修才能降低事故率。
2.3 继电保护问题
一般矿井供电系统运行方式复杂、各级配电室众多，这就对继电保护校验提出了更高的要求。第一、极差的问题，极差校订不好，容易出现越级跳闸，极差太大，会出现短路时，本身该跳闸的开关拒动，后备保护不起作用。第二、对于扩建后的矿井，原有下级配电室的互感器选型过小，短路时，短路电流大，互感器磁通饱和，不能正确反映继电保护动作情况，造成短路拒动现象从而出现越级跳闸。第三、供电系统运行方式复杂，改变系统运行方式后，就有可能原有的继电保护整定值不符合要求，出现系统短路时发生不可估量的事故。第四、由于接地选线装置需要和消弧线圈匹配，发生接地时才能准确选择出接地线路。由于接地选线装置的厂家众多，这就要求在继电保护校验时对馈出终端的漏电保护设定。太大，不起作用，太小，就会因为干扰或者断路器同期性误动作而影响正常供电。第五、现代化矿井有的采用上防越级跳闸保护装置，该保护借鉴变压器差动保护来实现，目前在试验阶段。虽然保护的发展更新了，但放越级保护的现场试验方法还没有科学有效的手段。继电保护的整定校验关系着矿井的供电安全、可靠性，只有充分的挖掘继电保护的四大特性，合理选择保护类型才能有效的降低事故率。
2.4 系统接地故障
矿井环境复杂、遇大水矿井就电力线路显得特别潮湿，尤其在雨季，井下环境湿度非常大，有的线路甚至临水。容易造成电缆连接附件绝缘过低，从而导致系统接地。煤矿规程规定：系统按地允许运行两小时。但接地故障的查找是相当困难。如果采用拉路法，对于供电网络复杂的矿井难于在2h内排除故作。虽然接地选线装置可以选择接地线路，但必须与之配合的消弧线圈相适应。不然就难于判断是消弧线圈的补偿电流还是接地电流、还是电网容流。目前市场上的按地选线装置没有100%准确判断处故障线路的。必须小电流按地选线加拉路查找系统接地线路。
3 低压供电系统
如果说高压供电系统是确保四大件的运行依据，那么低压供电系统则是保证煤炭开采的必要条件。因此低压供电在生产开采中占有重要地位。低压供电的安全可靠性直接影响着煤矿生产的经济效益。而局扇通风、局部排水是保证工作面正常开采的先决条件。
3.1 漏电问题
煤矿三大保护有漏电保护、过电流短路保护和接地保护。其中发生危害最大的还是漏电。第一、漏电火花可以引发瓦斯、煤尘爆炸事故。第二、当漏电电流超过50mA时，可引发电雷管早爆。第三、发生人身触电事故：50mA以上人就有生命危险。第四、漏电长期存在，引起相间短路。一般漏电整定设置为30mA，0s。当低压供电线路中有总馈电和分支馈电时，建议采用选择性漏电保护，对低总馈电开关采用30mA，0.35s，分支馈电采用30mA，0s。能有效的选择出漏电分支电网。缩小事故范围。
3.2 局部通风排水问题
局扇“三专”供电按照《煤矿安全规程》规定煤矿井下的局部扇风机供电必须满足“三专”的要求。即专用开关、专用变压器、专用电缆线路。局扇与掘进工作面煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中的所有掘进工作面应装设风电闭锁、瓦电闭锁。但是根据实际供电运行情况来看，有些掘进工作面往往达不到这个要求，均不同程度地存在着缺陷。或者是没有实现“三专”供电，或者是缺少瓦电闭锁等。局部排水是采掘工作面的重中之重，由于漏电等原因而造成的停电故障严重的影响着供电的安全可靠性。铺设专用排水线路是解决排水问题的关键。
4 结语
总之，煤矿井下供电系统庞大而复杂。工作起来是一项复杂而又艰巨的任务。它需要每一位工作者细心对待，不能放过系统中任何一个小的隐患。是一项既需要动脑也需要动手的工作。煤矿供电，任重而道远。