煤矿供电系统的风险控制

【摘 要】 目前我国对能源的需求急剧增长，煤矿开采行业成为了国家经济命脉息息相关的产业，随着大型煤矿的开发，大型机电设备都投入到井下使用，这些大型设备不仅对电量需求较大，并且在使用过程当中，产生了继电保护问题、谐波问题、谐振问题和井下长距离控制问题等，其中用电安全和谐波对煤矿供电系统造成了巨大风险，当前煤矿对于矿井输电系统的风险控制提到了一个新高度。针对煤矿供电系统中存在的安全风险，提出了风险控制措施，为煤矿供电系统稳定、可靠运行提供支撑。

【关键词】 煤矿供电 供电系统 风险控制

1 引言

煤矿供电系统是煤矿生产的重要动力保障。一旦电力中断，生产将被迫停止，同时由于煤矿井下存在瓦斯和涌水，停电后极易发生瓦斯积聚、瓦斯爆炸、淹井等恶性事故。做好煤矿供电系统风险控制，关系到煤矿的安全稳定的生产。

2 供电系统中存在的问题

2.1 继电保护配合问题

当前矿井用电电压和载荷逐渐增高，一般为6KV或者10KV，然而，这对高电压供电系统，目前，针对煤矿专有的继电器保护方案尚未出现。然而在工业输电和居民用电继电器保护方面的技术十分成熟，为了煤矿供电更加安全，通过借鉴电力行业继电器保护设计，然后加以安全性的改造，就可以最大限度的提高煤矿输电安全。然而，当前煤矿输电系统当中继电器保护配合当中常见的问题有负荷大，供电线路多，煤矿井下情况复杂等，这些都约束了煤矿供电系统继电保护的设置，不能够完全与供电行业当中的设置原则保持一致。

2.2 谐波电流问题

近年来，随着电力行业技术的革新与发展，高性能的元件在供电系统当中得到了推广和使用，但是，凡事有利有弊，这些高性能元件在供电系统当中产生的谐波电流，严重威胁了接入线路当中设备和元件，并且降低了供电线路的寿命，不利于供电系统安全稳定的运行。在一般煤矿当中，提升系统的功率都较大，常见的为1260kW，四象限变流技术在提升系统的电机中的应用，极大的提高了提升效率和提升力，然而，类似提升马达这种大型电机，在交流变相时产生了很多高次谐波，这些高次谐波侵入电机和线路当汇总，造成了机电设备启动故障，绝缘性能降低，影响设备寿命等，甚至还有可能造成人员的伤害。另外，煤矿供电系统当中的谐波如果不及时消除，还可能影响到输电线路的安全

2.3 系统发生谐振问题

一般煤矿的供电系统是中性点经过消弧线圈接地的系统，6KV母线上有电磁式的电压互感器TV，它的中性点经消谐器接地。谐振现象主要是谐振电压对输电线路造成影响，而谐振电压通常产生于供电系统恢复正常接地、电压互感器中铁芯饱和状态，电感相增大，而磁阻抗减小，电压互感器与其他电容之间容易产生振荡回路，从而产生谐振电压。谐振电压加载在一相或三相中，形成破坏性巨大的过载电压，轻则断电，重则电机烧毁，设备绝缘失效，人员伤害等。并且还容易引起线路保险丝熔断、电路跳闸、互感器被击穿，而电压保护装置异常启动，保护误动，影响了正常的生产生活。

2.4 井下供电系统长距离控制问题

当前在小煤矿被关、停、并、转的煤矿开采政策下，大型和超大型煤矿越来越多，煤矿供电系统也随之承担的负荷增大，装机容量大的供电系统，在对井下长距离供电当汇总，存在着电路压降大，井下设备启动困难，应急电接入不顺畅等问题。

3 煤矿供电系统风险控制措施

3.1 继电保护控制措施

为了解决当前煤矿供电系统当中继电器保护的有效性，需要依据电力供电当中继电器保护配置方案，依据煤矿生产和风险特点，制定一套完善的煤矿供电继电器保护方案，从而让煤矿生产过程随时处于安全稳定的状态。

（1）将煤矿供电系统分为井下和井上两个部分，在井下和井上两个部分的供电子系统当中都设置变电装置，保证继电器可以较好的安装进入煤矿供电系统当中，同时区别对待煤矿供电系统和一般的电力行业供电系统，对现场的继电器配置进行电流大小优化，采用双向继电器配套安装。（2）电力行业输电网输入电流通过井上变电装置，输送到井下编带装置，中间以电抗器来保证井上和井下输电的安全。然而井上和井下的电源符合差异较大，因此，速断动作电流成为了继电器配置的重要内容，在井上变电装置通往井下的过程当中，设置了限流装置、继电器、速断动作电流保护器等。（3）变压器保护，为保证变压器后备保护的可靠性，应该从电压动作值和时限两个方面考虑，即变压器的电流保护的动作时限要与煤矿下井下路的III段时限相配合；变压器保护的负压闭锁值应该重新设定，应按照变压器低压侧末端若发生故障时的电压元件的敏度来整定。如果考虑供电的安全可靠，以及保护的灵敏性，原则上最好退出复压闭锁。

3.2 谐波治理

大型煤矿当中，供电系统无功功率造成的电压波动和谐波污染等都是突出的问题，为此要进行有针对性的治理措施。

（1）根据煤矿生产供电系统的实际情况，特别是对供电系统的可靠性和稳定性进行检测，确定谐波治理需要的系统补偿容量，以及关键技术的应对措施。（2）通常煤矿供电系统当中，通过电网测试，然后对系统进行无功功率的补偿，从而来抑制谐波出现。（3）常用的谐波抑制装置是SCV，即静态型动态无功补偿装置，该装置是机电一体化设备，并且有良好的UI界面，通过选择不同的频段来确定所需要的补充容量。

3.3 消除谐振

谐振产生的原因多种，其中铁磁谐振是十分常见，并且危害巨大的一种谐振原因，容易产生爆炸和熔断丝熔断等现象。煤矿供电系统在煤矿安全生产当中是一个高风险系统，并且也经常出现煤矿供电系统的电力火灾，短路等，因此，要有针对性的消除谐振现象。

3.4 井下供电系统长距离控制解决措施

为了实现井下供电系统长距离控制，首先要加大短路电流，降低电路压降等措施。第一，缩短电缆长度来降低压降。第二，要降低电路压降，需要改善电能的质量。第三，增加短路电容。

4 结语

煤矿山安全生产一直以来是国家和政府重点关注的，煤矿安全生产工作是一项长期的、艰巨的任务，煤矿供电系统，存在的安全隐患较多，并且涉及的范围也较广，加上煤矿井下情况负责，存在瓦斯柏查的风险。因此，要从供电系统本身出发，提高供电系统的安全稳定性。

参考文献：

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