关于如何提高煤矿供电安全可靠性的研究
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【摘 要】电力支撑了煤矿的正常生产活动，而供电系统的安全可靠性是煤矿开采的必要前提保证，因此研究煤矿供电安全可靠性具有十分重要的意义。本文以某矿为例，供电安全可靠性差是一直困扰该厂的主要问题，经过研究分析，决定对原供电系统进行技术改造，并采用新设备，结果表明改造效果较为理想。
【关键词】煤矿供电；供电系统；安全可靠性
所谓供电的安全可靠性，就是指供电设备在规定时间或者既有条件下完成供电功能的能力，在供电系统中就是指“一个供电系统对用户持续供电的能力，它是电力可靠性管理的一项重要内容，直接体现供电系统对用户的供电能力”。供电系统网点多、面广、线长，因而在运行过程中容易出现诸多故障，给煤矿企业生产活动造成一定程度的电量和经济损失。因此，分析供电的安全可靠性问题是十分有必要而且是必须要做的。
0.概述
某煤矿建设时配备自备电厂，其高压供电系统由15条35kV线路和5座35kV电压等级的变电站组成，并通过二条110kV线路和华东电网相连。电厂投入使用期间问题不断，安全可靠性问题一直困扰着该电厂的生产经营。通过归纳总结，发现电厂内主要存在以下问题：
①电网为放射性结构，由单电源供电；②供电线路防雷设计标准偏低，杆塔稳定性差、绝缘子防污闪能力差；③变电站采用的开关安全性能差，屋外布置的配电装置占地面积大，倒闸操作麻烦，设备无“五防”装置；④电磁式继电保护装置构造复杂，精度低，不能可靠动作，导致停电范围的扩大；⑤电网调度管理系统技术落后，不能满足电网发展的需要；⑥电网建设迟后于企业的发展；⑦管理技术落后。为了改变这一现状，按照国家关于煤矿企业加快电网供电安全改造的要求，该电厂进行了一系列的技术改造，并采用了供电新产品，全面提高了装备新水平，使得电厂供电安全可靠性得到保障。笔者现将改造的一些经验与措施归纳如下。
1.1通过改造电网实现“双电源、双回路”供电
改造前电网为单电源供电，因此安全可靠性差，常出现断线、短路、开关爆炸、绝缘击穿等故障，不利于煤矿安全生产工作的顺利开展。煤矿供电系统改造是个复杂的系统工程，一般情况下煤矿供电电压等级有两种形式，即35kV和110kV，前者的线路经济负荷为20MW，供电覆盖范围直径为15千米，后者线路经济负荷为80MW，供电覆盖范围直径为50千米。由于该矿方园为30千米，所以改造时仍选用35kV供电电压等级。同时，为了保证电网的供电安全，决定新建容量为50MW的矸石热电厂，作为第二供电厂，并在原电路的基础上新建2条35kV联络线，这样就实现了“双电源、双回路”供电。
1.2应用新技术提高输电线路的安全技术性能
改造前供电系统安全可靠性差最主要的表现形式为线路故障，尤其是雷击线路故障。一是由于受雷电的影响，电网线路的实际耐压水平严重下降；二是由于接地装置多年埋藏在地下，腐蚀严重，接地效果不佳。针对诸类问题该厂进行了以下改造：①重新布置安装接地装置；②将普通型悬式瓷瓶用复合型绝缘子来代替；③在雷电多发的部分杆塔上安装路避雷器。采用了上述技术措施后，削减了雷电过电压的幅值，再加上绝缘子耐压水平的提高和避雷器的保护，使绝缘子击穿事故明显减少，重合闸成功率显著上升。为进一步提高线路防雷水平，我们在线路改造时，提高防雷设计标准，对35kV全线架设避雷线，减少避雷线保护角。在35kV系统主变的中性点上还安装了型号为KD-XH01-630/35全自动电容电流补偿装置，防止发生雷击闪络后建立稳定的工频电弧。另外，在变电站35kV母线上加装“备自投”保护装置，当一条线路发生停电故障时，停电线路的负荷能及时转移。为增强抗自然灾害的能力，用钢管塔、角铁塔替代拉线杆。对110kV和220kV联网线路，采用安装防绕击避雷针和绝缘子喷涂子的技术来提高防雷、防污闪能力。
1.3优化变电站结构模式，建设现代化变电站
改造前变电站采用屋内结构，单母线分段结线，GBC-40.5（F）组合式开关柜，少油或真空断路器。室外结构的变电站因阳光直射导致绝缘材料、密封件老化快，金属材料腐蚀快，发热故障多。维修工作量大。针对这些现象，决定采用继电保护设备微机化技术，用综合自动化系统全面代替常规的二次设备和电磁式传动装置，为电网稳定运行提供条件。在生产厂家的协助下，我们对微机保护装置的设计、生产、安装调试工作进行了密切的合作，并不断总结经验。如二次接线应用科学的设计理念，测控和计量、备自投等电流回路串接、优化测控电流回路路径，简化测控电流回路；保护回路电流极性端与装置极性端点对点，使流变与装置相角差最小，保证测控和保护电流精度，降低模拟量波形的失真度。主变保主保护、后备保护、测量电流回路由独立控制电缆实现。为使现有的二次系统与综合自动化系统有机地结合，提供系统运行可靠性，我们对已有的二次回路作必要的技术改造，例如：主变电流互感器差动保护绕组三相联结接线形式由形改成Y形接线，开关柜上开关变位指示灯和分合闸回路的改进。改进电压切换回路，增加互感器闸刀辅助接点。保护测控电压电源直接由电压互感器接入电压切换装置，经电压并列装置，采用放射式接线方式，交流电压引入测控装置，通过各装置电压开关控制。各装置电压回路互不干扰，计量回路与保护测量回路分开，保证计量准确性。同时做好直流系统改造工作，为变电站综合自动化系统提供可靠的工作电源。
1.4采用先进技术和理念加强变电站运行管理工作
（1）运用微机五防操作装置，保证按安全程序操作，杜绝误操作事故的发生。电气误操作事故最难防治，过去常用电气联锁和电磁锁来实现开关与闸刀之间的闭锁，但这些装置容易发生故障，对复杂的倒闸操依靠机械闭锁实现五防十分麻烦，也就是说实现“系统”闭锁困难。而微机防误系统能方便实现各种闭锁功能，可以实现以往不能实现或者是很难实现的防误功能。运行表明，微机五防效果显著。
（2）利用红外诊断技术发现电气发热问题，减少运行设备非计划停运时间。许多重大事故的发生都起源于设备的发热缺陷；但由于高压设备发热原因多方面的，涉及到设备制造、安装质量、气温变化、电化学腐蚀等多方面因素。因而要消除设备异常发热是一个十分复杂的问题，也是变电站最常见的安全隐患。为此，我们引进了红外热成像技术，发现了用常规方法不能识别的因材质、涡流、接触不良等原因造成的设备过热百余处。我们根据GB/T11022-1999《高压开关设备和控制设备共同技术要求》、GB763-1990《交流高压电器在长期工作时的发热》、DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》中有关运行设备允许温升规定要求和从事电力设备红外检测积累的工作经验进行了分析，并有针对性地提出了处理建议。在设备停电检修时，证实这些隐患如不及时处理，任其发展，极易造成事故。 （下转第46页）
（上接第42页）2.结语
煤矿井下供电系统运行在一个复杂环境中，提高其运行安全可靠性是一项系统、长期持久的工作，必须结合煤矿井下煤矿开采的实际情况，将人力、物力、环境等多方面因素有机结合起来，整体协调配合进行充分考虑设计，制定完善井下安全供电措施方案，有效提高煤矿井下低压供电系统供电可靠性，保障井下煤矿开采安全稳定、节能经济的高效进行。
【参考文献】
[1]颜士华.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2002.
[2]尹卫兵，冯雷.对煤矿供电安全的思索[J].东方企业文化&企业管理，2012（05）.
[3]吕福祥.对煤矿供电安全的思考[J].科技与企业，2013（01）.