前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了談煤礦地面供電系統(tǒng)技術(shù)改造范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請閱讀。
摘要:分析當(dāng)前煤礦地面供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀,針對現(xiàn)階段煤礦地面供電系統(tǒng)中存在的問題立足于技術(shù)改造原則,從供電設(shè)備升級和技術(shù)手段更新兩個(gè)方面進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)改造。通過改造,不僅保證了安全穩(wěn)定供電,還降低了煤礦事故的發(fā)生,使煤礦朝著嚴(yán)格、高效、健康的方向發(fā)展。
關(guān)鍵詞:地面供電;技術(shù)原則;設(shè)備升級;技術(shù)改造
引言
煤炭在我國國民經(jīng)濟(jì)中占有重要比重[1]。煤礦供電系統(tǒng)關(guān)乎著煤炭的安全生產(chǎn),其中煤礦供電系統(tǒng)包括地面供電和井下供電系統(tǒng),地面供電系統(tǒng)的穩(wěn)定決定了井下的安全供電,但是現(xiàn)如今很多煤礦供電系統(tǒng)仍然維持40多年前的總體設(shè)計(jì)要求,供電系統(tǒng)尚不滿足國家新規(guī)定的可靠性要求。選用高性能的供電設(shè)備和新的技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)煤礦地面供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行迫在眉睫。為了提高供電系統(tǒng)的可靠性,文獻(xiàn)[2]中指出在現(xiàn)有的供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,采用雙電源和雙回路供電方式,保證在當(dāng)前回路發(fā)生故障時(shí)提供備用。文獻(xiàn)[3]針對雷電事故提出了一種不間斷供電的技術(shù)方案,解決了煤礦地面10kV高壓供電系統(tǒng)防短路越級跳閘、660V低壓供電選漏以及短時(shí)失壓問題。本文針對當(dāng)前煤礦地面供電系統(tǒng)中的問題進(jìn)行技術(shù)改造,包括供電設(shè)備升級和技術(shù)手段更新。供電設(shè)備升級主要從輸電、配電兩個(gè)環(huán)節(jié)入手,分析當(dāng)前煤礦供電系統(tǒng)設(shè)備中的嚴(yán)重問題,提出相應(yīng)的改造方案,對于技術(shù)手段更新主要從系統(tǒng)的繼電保護(hù)方面進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。
1煤礦地面供電系統(tǒng)現(xiàn)狀
1.1當(dāng)前地面供電系統(tǒng)存在的問題
在我國煤礦中,地面供電高壓一般采用35kV、10kV、6kV電壓等級,低壓采用380V、220V電壓等級[4]。其中高壓系統(tǒng)可向井下變電所供電,低壓系統(tǒng)主要向地面鍋爐房、礦井水處理站以及辦公樓和其他配電點(diǎn)供電。為保證供電的安全可靠性,線路采用雙回路供電,并根據(jù)地面負(fù)荷分布特點(diǎn),設(shè)置主工業(yè)廣場變電所、主扇變電所、原煤倉配電室和主斜井井口變電所。地面供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。隨著煤礦生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大,用電負(fù)荷不斷增加。但是當(dāng)前主變電站容量不足,無法滿足日益增長的電力需求,對主變壓器的擴(kuò)容升級成為變電發(fā)展的關(guān)鍵[5]。除此以外,單臺主變壓器無法應(yīng)對大檢修、主變壓器故障或者容量不足的問題。除了變壓器,電容補(bǔ)償器、電壓互感器、電流互感器等設(shè)備陳舊,有些設(shè)備常年未被更換,因此需要頻繁維護(hù),這樣一來增加了人力和成本;不光如此,有些設(shè)備已經(jīng)處于極限運(yùn)行狀態(tài),存在重大的安全隱患問題,例如線路老化可能引起瓦斯爆炸、通風(fēng)機(jī)停機(jī)等重大安全事故問題。選用高性能的供電設(shè)備已刻不容緩。除了設(shè)備需要改造以外,煤礦供電系統(tǒng)技術(shù)手段已經(jīng)無法達(dá)到繼電保護(hù)選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性四個(gè)要求。繼電保護(hù)的整定值不恰當(dāng),主保護(hù)、近后備保護(hù)和遠(yuǎn)后備保護(hù)設(shè)置方式不合適,當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí),保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動(dòng)、拒動(dòng),嚴(yán)重威脅礦井生產(chǎn)和人身安全[6]??傊?,對當(dāng)前地面供電系統(tǒng)的技術(shù)改造關(guān)乎著煤礦的健康發(fā)展。
1.2技術(shù)改造原則
技術(shù)改造需立足于一定的原則,具體如下:1)嚴(yán)格遵守國家對煤礦的安全生產(chǎn)規(guī)定,在保證安全的前提下進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改造;2)保證一定的經(jīng)濟(jì)性,避免復(fù)雜、大動(dòng)干戈的變動(dòng),減少工期,并進(jìn)行有效的經(jīng)濟(jì)效益評估,確保成本最小化、利益最大化,充分發(fā)揮資金的使用效益;3)充分了解當(dāng)前的供電情況,結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)條件,在遵守設(shè)備的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)前提下,提出合理的、合適的改造方案,確保方案具有一定可行性;4)對重點(diǎn)技術(shù)改造要嚴(yán)格遵守項(xiàng)目規(guī)定,項(xiàng)目依照程序進(jìn)行申報(bào)、審批、報(bào)備,落實(shí)責(zé)任到人、領(lǐng)導(dǎo)監(jiān)督和科學(xué)管理。
2供電設(shè)備升級
從當(dāng)前地面供電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀中看到,設(shè)備落后、老化帶來的安全問題最為首要。本文從輸配電兩個(gè)環(huán)節(jié)入手,對當(dāng)前的供電設(shè)備提出改造措施。
2.1輸電線路改造
供電系統(tǒng)中,長距離架空線路在整個(gè)系統(tǒng)中比例很高。架空輸電線路與煤礦地面之間的距離隨著地形的變化而發(fā)生改變,有些已經(jīng)不滿足安全供電距離要求。要增加架空線路與地面的安全距離,具體可參考《110~500kV架空電力線路施工及驗(yàn)收規(guī)范》,并且由于煤礦工作地面的復(fù)雜性,適當(dāng)增加10%~20%的裕量,確保架空線路的安全性。此外,針對混凝土電桿出現(xiàn)的裂縫,應(yīng)該在桿塔外部增加保護(hù)層,避免長時(shí)間暴露在外引起的破裂或者其他惡劣天氣帶來的輸電干擾。
2.2變壓器改造
針對變壓器擴(kuò)容問題,在地面供電系統(tǒng)中可增加三臺主變壓器,分別承擔(dān)重要負(fù)荷供電、一般負(fù)荷供電以及提供熱備用電源,以確保變壓器有足夠的容量完成可靠性供電。
2.3斷路器改造
針對地面供電系統(tǒng)超負(fù)荷現(xiàn)象,對供電線路采用全橋接線,將兩個(gè)進(jìn)線斷路器設(shè)置在高壓開關(guān)柜內(nèi)。并且采用高壓真空斷路器,確保當(dāng)負(fù)載端超負(fù)荷時(shí),起到反時(shí)限保護(hù)作用。
3繼電保護(hù)技術(shù)改造方案
3.1繼電保護(hù)防越級跳閘
3.1.1越級跳閘問題在地面供電系統(tǒng)限時(shí)電流保護(hù)中,為了保證保護(hù)具有選擇性,會設(shè)置一個(gè)延時(shí)△t,即上級線路比下級線路多一個(gè)△t,通常設(shè)置為0.5s。地面主工業(yè)場地35kV進(jìn)線端保護(hù)時(shí)限是給定的,時(shí)限一般為1s。從進(jìn)線端到饋出線,再到井口中央變電所進(jìn)線,線路級數(shù)增多。當(dāng)線路保護(hù)的級數(shù)過多時(shí),整定保護(hù)時(shí)限重疊,難以保證下級線路的時(shí)限,很容易造成越級跳閘現(xiàn)象。其次,由于短距離供電線路中的線路阻抗較低,當(dāng)故障發(fā)生在線路末端時(shí),線路首末兩端中故障電流大小相差不大,保護(hù)機(jī)構(gòu)不易區(qū)分兩端電流,難以保證線路保護(hù)的靈敏度,也很容易造成越級跳閘現(xiàn)象。
3.1.2技術(shù)方案為了解決越級跳閘現(xiàn)象,本文提出了兩個(gè)解決方案。第一,采用縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)方案,其原理圖如圖2、圖3所示。通過測量并比較線路兩端電流的幅值和相位判別線路內(nèi)部故障還是外部故障。線路正常運(yùn)行或發(fā)生外部故障時(shí)原理圖如圖2所示。從圖2可得,流過差動(dòng)繼電器KD的電流如公式(1)所示:當(dāng)發(fā)生內(nèi)部故障時(shí),如圖3所示。流入繼電器KD的電流為如公式:最后判斷當(dāng)流入繼電器KD的電流大于繼電器的動(dòng)作電流值時(shí),繼電器瞬時(shí)動(dòng)作,切除故障,起到防越級跳閘問題。第二,采用時(shí)間級差閉鎖保護(hù)方案。假設(shè)當(dāng)線路某一級發(fā)生故障后,繼電保護(hù)裝置會向上一級線路發(fā)送故障信號,當(dāng)對每一級保護(hù)裝置設(shè)置一定的延時(shí)后,只有在延時(shí)期內(nèi)本級線路沒有再接收到下一級傳來的故障信號,本級保護(hù)才會動(dòng)作。原理圖如圖4所示。
3.2繼電保護(hù)防單相接地
3.2.1單相接地故障問題單相接地故障多發(fā)生于地面供電系統(tǒng)中,并且當(dāng)故障發(fā)生后,地面繼電保護(hù)只報(bào)警不掉閘,造成井下中央變電所低壓保護(hù)系統(tǒng)中電壓、電流變化,進(jìn)而引起井下中央變電所高壓開關(guān)漏電保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)。這種情況會導(dǎo)致井下大面積的停電,引起重大事故。
3.2.2技術(shù)方案針對這種情況,應(yīng)該在地面供電系統(tǒng)高壓饋線上安裝單相接地選線保護(hù)裝置。當(dāng)任一線路發(fā)生單相接地故障時(shí),快速切除故障線路。相比人工操作過程,大大減小了選擇故障線路的工作量,避免了人工操作過程導(dǎo)致的無故障線路供電中斷問題。
4結(jié)論
地面供電系統(tǒng)在整個(gè)供電系統(tǒng)中占有重要位置,關(guān)乎著煤礦的安全生產(chǎn)能否順利進(jìn)行。本文針對當(dāng)前煤礦地面供電系統(tǒng)中所出現(xiàn)的問題,從供電設(shè)備升級和繼電保護(hù)技術(shù)改造兩個(gè)方面提出相應(yīng)的技術(shù)改造方案,保障了供電安全穩(wěn)定,提高了煤炭行業(yè)的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。
參考文獻(xiàn)
[1]張強(qiáng).中國煤炭行業(yè)新常態(tài)研究[J].中國煤炭,2015,41(2):11-15;29.
[2]王秉智.煤礦供電系統(tǒng)可靠性的措施與對策[J].中國礦山工程,2020,49(2):42-43.
[3]田旭東,駱建營,閔祥晟.煤礦供電電源不間斷供電可靠性技術(shù)研究[J].煤礦現(xiàn)代化,2019(4):202-205.
[4]劉淑君.660V電壓等級在發(fā)電廠的應(yīng)用研究[D].保定:華北電力大學(xué),2013.
[5]武鵬.提高煤礦供電系統(tǒng)可靠性的措施與對策[J].能源與節(jié)能,2017(7):64-65.
[6]王麗娟.煤礦供電設(shè)備電氣保護(hù)技術(shù)的探討[J].江西煤炭科技,2015(3):113-114.
作者:趙素芬 單位:同煤集團(tuán)四老溝礦供電科