浅谈如何提高煤矿供电系统的可靠性

摘 要：该文结合实际工作经验，针对提高煤矿供电系统可靠性的经验和措施进行了梳理总结。

关键词：供电系统 可靠性 运行

中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）06（a）-0051-02

在煤矿生产过程中，供电系统担负着几乎所有动力设备能源的直接或者间接供给任务，是煤矿生产得以顺利开展的重要保障。一旦供电系统出现故障，将直接影响到煤矿的正常生产秩序，更为严重的是，一些关键设备突然失电带来次生故障，如井下瓦斯积聚和涌水淹井等恶性事故将给煤矿生产安全带来难以估量的损失，因此，提高煤矿供电系统安全性是煤矿生产得以正常开展的一项重点工作。煤矿实际生产中提高供电系统可靠性的具体措施总结如下。

1 构建合理并且可靠的供电网络

建立可靠的供电系统首先要选择可靠的系统结构，一般性负荷的供电网络可以选择简洁高效的单回路供电模式；对于负荷重要，故障影响面较大的重要负荷必须采用双回路供电的网络结构，双电源供电是增加系统可靠性最有效的措施。构建双回路供电网络，应该满足以下要求：首先采用双回路供电网络结构其两路电源应该取自不同的配电变压器或者来自不同分段的高压母线；必须满足一路失电故障发生后，另外一路可以单回路供全部用电负荷的要求；正常运行时两个供电回路采取分列运行的运行方式，对于有备用设备在故障时可以进行切换的的电动机、变压器的用电设备，其常用设备和备用设备供电电源应该取自不同的供电回路；矿山设备中通风电机、用于提升人员的绞车、瓦斯气体抽气泵等一类用电负荷必须使用独立的双回路供电，与此类设备配套的辅助设备也必须采用专用的供电线路，为了保障此类负荷供电的独立性，要求在专用设备的供电回路中禁止并接其余负荷。

同时，要根据采矿设备负荷的调整及时对供电线路进行优化，避免供电线路中多余环节和空载线路的出现；杜绝从任意负荷点随意向就近的用电负荷增加分接供电支路；供电线路的路由应该使用直线的结构，避免路由反复迂回；配电变压器位置的选择应该尽量选择靠近负荷的中心位置，并尽可能的将负荷中心集中，较少线路分支的数量。

2 选择合理的电网运行方式

配电网络结构明确之后应该选择与之配套的运行方式，在运行方式的选择上必须坚持兼顾可靠性和经济性的原则。对于双回路供电结构应该选择单母线两分段分列运行的方式，用电负荷分别来自不同的分段母线，两母线中间的母联开关正常运行时处于热备用状态，当配电室一路进线停电检修时候应该通过合母联开关将双分段母线由一路进线供电，当配电室需要进行倒负荷操作时，应通知上级变电站合母联配合操作；对于变配电站的重要开关包括进线开关、母联开关的操作任务，应该统一由电力调度进行指挥；对于重要的用电负荷，其常用设备和备用设备之间应该实现失电互投功能；对采用环形供电网络结构的供电系统，环网开关在日常运行时应该处于分位，保证用电负荷电源取自不同的电源点，同时环形供电网路的建立必须考虑带全部负荷的要求。

在运行结构确认之后，应该充分考虑电网运行的经济性，在有大功率电动机用户的配电室应该在电动机同段母线上增加与其容量的配套无功补偿装置，就地补偿电动机运行所需要的无功功率，在提高供电功率因数的同时，降低线路供电电流，减少损耗；在对配电变压器容量进行选择时，应该合理的计算用电负荷的大小，保证变压器的负荷率处于经济运行负荷率区间范围之内，并留有一定负荷调整余地。

3 重视供电设备技术升级改造工作

当前很多采矿单位的电气设备还停留在上世界八九十年代的技术水平层面，由于经历了多年的连续运行，电气设备老化严重，设备可靠性和稳定性都出现了很大程度的下降，具体表现就是电气设备故障率增加，同时维护工作量增加，要想保障供电系统的可靠性就必须下大力气淘汰一批已经不符合现行电力系统运行规定的老设备；淘汰故障率高、技术水平低的供用电设备；淘汰一些高耗能，运行经济性低的大容量变压器、电动机，这些设备的在网运行已经成为矿山供电系统中最薄弱的环节，现在矿山发生的电气设备事故大部分都是由于这些老式设备引起的。在淘汰旧设备的基础上应该积极的引进运行稳定、可靠性高、制造工艺先进、能耗低的新型电气设备。

电动机和变压器的选择应该选择新型节能型产品，设备选型时应该合理计算用电负荷率，避免大马拉小车；供电电缆的选择应该选择阻燃式交联电缆，淘汰老式油电缆；低压电缆的选择要阻燃同时有屏蔽功能。

高压开关应该优先选择带有五防功能的全密封开关柜，高压断路器开关应该全部采用真空免维护的断路器，同时短路器具备远程微机操作功能，开关柜应有配套的电流互感器、相应的二次测量仪表、信号指示灯，能够在就地和远方位置显示电流位置、断路器位置、接地刀闸位置等信号，控制回路应该满足开关柜就地、控制室两地分合闸操作功能。进线以及馈线回路应该配有先进的继电保护装置，继电保护装置应该具备完善灵敏的保护动作闭锁功能。同时继电保护装置应该具有远传功能，能够接入综合自动化系统；有条件的重要变配电站应该注重综合自动化系统的建立，综合自动化系统的建立应该具备完善的遥信、遥测、遥控、遥调功能；应该具备良好的工程师界面，能够方便的对系统内部的继电保护装置进行保护功能设置，能够对后台数据库进行在线修改功能；应该具有良好的人机界面功能，方便运行人员对历史数据、报警事项、运行数据的调用处理。

4 采用先进的无功补偿和谐波抑制设备

煤矿供电系统中的变压器和异步电动机都是感性负载，大容量变压器和异步电动机在运行过程中要从系统吸收一定数量的无功功率用于电磁场的建立，这就造成了系统对无功功率需求的增加，线路中无功功率的增加会降低供电系统运行的经济性、增加线路的供电损耗同时影响供电变压器二次侧电压质量。因此，必须增加配套的无功补偿电容器，用于补偿供电变压器和异步电动机的无功需求。无功补偿设备的增加可以采取集中式、分散式两种方式，集中补偿就是补偿电容器安装在变电站母线侧，通过对变电站进线侧功率因数或者无功功率的数值来调整电容器组的投切，实现无功功率在供电系统进线侧的平衡；分散式无功功率补偿就是无功补偿电容器安装在大容量变压器或者异步电动机设备区，与无功消耗设备共同接在一段母线上，电容器组的容量与用电设备的无功需求量想匹配，无功补偿装置随着用电设备的投运同步投入到系统中，实现无功功率的就地平衡。

同时，系统中大量感性负载的存在和会在系统中产生大量的高次谐波分量，电力系统谐波的存在会在系统发生接地短路时产生谐振过电压，谐振过电压会在接地点产生电弧甚至击穿系统中绝缘水平较低的设备，直接导致设备事故。因此，必须采用精确的测量设备定期对供电系统内的谐波水平进行测量，根据测得的数值增加电抗器组，通过电容器和电抗器组串接补偿的方式，达到对特定次数谐波的抑制作用。对于供电电缆数量较多的供电系统，还应该测试系统的接地电容电流，当电容电流接近或者超过规定要求的数值时，及时增加消弧线圈设备，消弧线圈可以在系统发生短路接地事故时，及时的投入系统中，通过产生电感电流来抑制电容电流的增加，从而达到抑制故障点过电压和防范电弧产生的作用。

5 加强运行、维修人员培训和管理

供电网络的可靠运行必须依靠日常运行人员的良好操作、认真点巡检和维修人员的认真维护，因此，必须针对供电系统设备运行实际情况，重视对作业人员的专业知识培训。制定有效的专业知识培训方案，使运行人员掌握设备正常运行的关键参数、设备正操操作的方法、设备故障的发现判断方法以及日常点巡检过程中检测的重点；对于维修人员则应该加强维修技能的培训，使维修人员掌握设备结构组成；掌握电气设备安装维护作业标准，熟练掌握设备调试、故障判断排除以及一些配件的更换技能。

日常工作中中应该建立设备专业的点巡检作业指导书，明确设备的点巡检要点；建立日常运行管理日志，明确工作应该记录掌握设备运行过程中的哪些需要记录的关键数据；建立设备操作记录，严肃电气开关操作的步骤，操作前后应该确认的项目以及操作术语。应该建立设备维护检修档案，严格按照电气设备检修管理规定对电气设备进行周期性的检修维护，日常发现的设备问题应该及时记录分析，根据结果判断是否需要立即停机检修，如发现运行状况有恶化的趋势要及时停机检修，避免设备长期带病运行状况的发生。

6 加强灾害防范、建立事故应急预案

日常运行中应该注重对雨雪雷电特殊天气的预报防范工作，特别是在雷雨季节之前应该集中检查供电系统防雷接地设施的完好性，不断提高系统自身抵抗雷击过电压和操作过电压的能力；当系统容量较大时，应该注意接地电容电流的核算工作，发现电容电流超过系统运行的规定值时应该及时投入消弧消谐设备，从而限制系统电容电流，避免系统发生接地事故时电弧不能熄灭从而引发火灾；应该注重矿区电网谐波的防治工作，定期检查供电系统中的谐波分量，分析具体谐波分量的次数，之后选择合适的电容器电抗器组来抑制系统的谐波，避免系统出现谐振过电压。

同时，为了实现供电系统故障的快速恢复，应根据系统的运行情况建立详细的事故应急预案，预案应该详细指出在供电系统发生各种故障时候的恢复方案，方案的制定必须与现在系统的运行方式以及设备的情况相对应，方案制定之后要组织运行岗位人员不断的演练，使操作人员熟练掌握故障状态下系统的恢复方法，只有这样才能在事故真正发生时候沉着应对，迅速切除故障设备同时恢复其它设备的正常供电。

7 结语

提高煤矿供电系统的可靠性是一项非常庞大并且十分复杂的系统工程，它的完成需要设备、材料、人员、制度、管理等多方面因素的协同配合，需要认真的梳理各个方面的影响因素，找出系统影响系统稳定性的重点因素和薄弱环节，并根据生产实际情况制定行之有效的处理措施。同时，提高煤矿供电系统稳定性是一项长期工作，需要不断的调整来适应并更好的服务于生产，需要广大电气工作者的不懈努力。希望广大矿区电气工作者能够认真学习研究，找出适合提高本单位供电系统稳定性的方法。

参考文献

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