煤礦供電經(jīng)營(yíng)管理中計(jì)量誤差探析

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0引言

神東煤炭集團(tuán)公司是神華集團(tuán)最大的煤炭生產(chǎn)基地，生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備先進(jìn)，原煤年產(chǎn)量2億多t，千百萬(wàn)t級(jí)煤礦分布于晉陜蒙地區(qū)。近幾年，為進(jìn)一步提高煤炭產(chǎn)量和質(zhì)量，該公司不斷引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備及煤炭生產(chǎn)的配套設(shè)備。針對(duì)這種變化，神華神東供電中心結(jié)合煤礦生產(chǎn)特點(diǎn)，積極調(diào)整更新供電設(shè)備及供電方式，努力滿(mǎn)足煤礦生產(chǎn)用電要求。然而，由于種種原因，常常發(fā)生計(jì)量誤差，對(duì)供電經(jīng)營(yíng)管理工作造成了一定影響。因此，分析煤礦供電經(jīng)營(yíng)管理中的電量計(jì)量誤差原因并尋找對(duì)策，具有重要意義。

1煤礦生產(chǎn)用電特點(diǎn)

煤礦生產(chǎn)用電的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下5個(gè)方面：①煤礦的生產(chǎn)設(shè)備功率大，生產(chǎn)時(shí)負(fù)荷集中，且多為感性設(shè)備；②生產(chǎn)設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，啟動(dòng)電流大；③受礦井環(huán)境及煤層結(jié)構(gòu)等影響，生產(chǎn)時(shí)負(fù)荷波動(dòng)較大；④設(shè)備檢修、調(diào)整、調(diào)試時(shí)負(fù)荷較小；⑤礦井內(nèi)的電纜線(xiàn)路及設(shè)備容易發(fā)生故障。

2目前煤礦電量計(jì)量方式

由于煤礦供電屬于一級(jí)用戶(hù)，因此煤礦的供電方式采用雙回路或多回路供電網(wǎng)絡(luò)。為便于供電經(jīng)營(yíng)管理，在各出口進(jìn)行電能計(jì)量，以感應(yīng)式電能表和電子式電能表為終端計(jì)量裝置，電能表及互感器的誤差等級(jí)為0.2和0.5級(jí)。運(yùn)行中的電能表按月進(jìn)行電量的統(tǒng)計(jì)結(jié)算，各類(lèi)數(shù)據(jù)按小時(shí)進(jìn)行記錄。計(jì)量裝置每年進(jìn)行一次現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)或輪換。

3電量計(jì)量誤差分析

在煤礦供電經(jīng)營(yíng)管理中，導(dǎo)致電量計(jì)量誤差的因素比較復(fù)雜，涉及設(shè)備、環(huán)境、人員等多方面因素。

3.1計(jì)量裝置因素

供電中心根據(jù)煤礦生產(chǎn)用電的特點(diǎn)，在每個(gè)煤礦附近都配套至少1個(gè)35kV變電站，來(lái)降低損耗、提高供電可靠率及供電質(zhì)量。為滿(mǎn)足煤礦生產(chǎn)對(duì)大功率、大電流的要求，在供電出口配置的電流互感器都比較大。煤礦正常生產(chǎn)時(shí)，由于大多是大功率設(shè)備，負(fù)荷電流較大且不穩(wěn)定，如大型綜采設(shè)備或露天煤礦的高壓電鏟等，啟動(dòng)時(shí)或煤層和地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化時(shí)，電流的波動(dòng)大。但煤礦停產(chǎn)時(shí)，負(fù)荷電流較小，時(shí)常會(huì)超出電能表的精度范圍。計(jì)量裝置中的電壓互感器、電流互感器都是電磁式的。電磁式互感器極易受到系統(tǒng)、環(huán)境及自身的影響而造成計(jì)量誤差，如二次回路缺相、換相、導(dǎo)體表面氧化、系統(tǒng)故障等，都會(huì)影響到計(jì)量的準(zhǔn)確性，出現(xiàn)計(jì)量誤差[2]。早期的計(jì)量裝置誤差等級(jí)大多為0.5級(jí)。隨著煤礦生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，用電量也大幅度增加。由于誤差等級(jí)的限制，月度結(jié)算網(wǎng)損電量明顯增大。如一個(gè)年產(chǎn)500萬(wàn)t的煤礦，月度電量在1000萬(wàn)千瓦時(shí)以上，按誤差等級(jí)0.5計(jì)算，月度網(wǎng)損電量達(dá)5萬(wàn)千瓦時(shí)。為降低計(jì)量誤差，將部分出口電能表更新為0.2S級(jí)三相三線(xiàn)電子式電能表。電子式電能表由電子原件構(gòu)成，通過(guò)電流、電壓采樣、轉(zhuǎn)換、功率計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量。在煤礦供電回路中，由于負(fù)荷的波動(dòng)、接地及短路故障，在電能表內(nèi)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電流、電壓變化。長(zhǎng)時(shí)間的變化會(huì)使電子式電能表內(nèi)部的電子元件的電氣特性發(fā)生變化，使電能表產(chǎn)生誤差[3]。在日常供電經(jīng)營(yíng)管理中，通過(guò)對(duì)變電站計(jì)量裝置和電量的分析，發(fā)現(xiàn)計(jì)量裝置受系統(tǒng)和環(huán)境影響較為普遍，如計(jì)量裝置接線(xiàn)端子及二次回路導(dǎo)體連接部分氧化、電子式電能表電阻阻值的變化、電容器容量的變化等。

3.2裝置安裝、維護(hù)、檢測(cè)因素

在計(jì)量裝置安裝過(guò)程中，使用的設(shè)備、材料及安裝工藝不符合規(guī)定要求，也是造成電量計(jì)量誤差的原因。實(shí)際中常見(jiàn)的問(wèn)題有：在三相三線(xiàn)電能表接線(xiàn)時(shí)，電流回路接地線(xiàn)接錯(cuò)位置；電壓回路與電流回路相序不對(duì)應(yīng)；接線(xiàn)端子連接不當(dāng)，誤將計(jì)量線(xiàn)接到保護(hù)端子，或接到準(zhǔn)確等級(jí)與電能表不對(duì)應(yīng)的端子；接線(xiàn)端子螺絲擰緊力度不夠，導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)氧化使回路電阻增大等。按規(guī)定，計(jì)量裝置要定期檢查維護(hù)，運(yùn)行環(huán)境有明顯變化、系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)要及時(shí)檢查檢測(cè)。要對(duì)計(jì)量裝置的連接處、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)、端子、電能表及電流、電壓進(jìn)行檢查，檢查有無(wú)接觸不好、打火放電、受潮、發(fā)熱、斷線(xiàn)或損壞等現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)異常要及時(shí)記錄并匯報(bào)處理。然而，變電站值班人員在進(jìn)行維護(hù)時(shí)，主要以一次供電設(shè)備為主，往往忽視對(duì)計(jì)量裝置的檢查維護(hù)，因此不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常并記錄，導(dǎo)致電量結(jié)算時(shí)出現(xiàn)誤差。由于煤礦供電主要以電纜線(xiàn)路為主，停送電操作頻繁，易產(chǎn)生浪涌電壓，又加之電力電纜線(xiàn)路長(zhǎng)、接頭多，所以接地、短路故障較多，對(duì)計(jì)量裝置有一定影響。在夏季，還會(huì)受到雷電的影響。所以，因內(nèi)、外過(guò)電壓造成電壓互感器一次熔斷器熔斷是影響計(jì)量誤差的主要原因之一。檢修人員在對(duì)計(jì)量裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)、輪換時(shí)，主要針對(duì)電能表進(jìn)行校驗(yàn)、輪換及二次回路的極性檢測(cè)，疏忽對(duì)二次回路阻抗的檢測(cè)和電流、電壓波形的檢測(cè)，這也是造成計(jì)量誤差的原因之一。電流二次回路開(kāi)路、短路、回路電阻增大等都會(huì)引起計(jì)量誤差，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p壞計(jì)量裝置。

3.3環(huán)境因素

煤礦周邊的污染較大，主要污染物為煤炭粉塵。污染物主要聚集在互感器二次端子及電能表接線(xiàn)端子處。由于煤炭粉塵具有一定的導(dǎo)電特性，聚集過(guò)多就會(huì)形成電流回路，產(chǎn)生分流或放電，影響計(jì)量，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐捎?jì)量裝置的損壞。同時(shí)，粉塵還容易吸收水分。雨季時(shí)，附著的粉塵因吸收水分而變潮濕，雨水與煤炭粉塵中的硫化物發(fā)生反應(yīng)后形成弱酸性物質(zhì)，會(huì)慢慢腐蝕計(jì)量裝置金屬部分，極易造成導(dǎo)體接觸電阻增大、回路之間放電、斷線(xiàn)、短路、開(kāi)路等故障，導(dǎo)致計(jì)量誤差和裝置損壞。正常情況下，計(jì)量裝置的接線(xiàn)端子是被專(zhuān)業(yè)部門(mén)封閉的，嚴(yán)禁其他人員打開(kāi)。所以，運(yùn)維人員很難發(fā)現(xiàn)或清掃處理集聚在接線(xiàn)端子處的灰塵，大多數(shù)是在出現(xiàn)計(jì)量誤差異常或電能表顯示異常時(shí)才發(fā)現(xiàn)故障的。雷電也是影響計(jì)量裝置的原因之一。當(dāng)系統(tǒng)或線(xiàn)路遭受雷擊時(shí)，不論是直擊雷還是感應(yīng)雷，都會(huì)在電網(wǎng)上產(chǎn)生雷擊過(guò)電壓。電能計(jì)量裝置及自動(dòng)化終端計(jì)量設(shè)備是一類(lèi)電子產(chǎn)品，雷擊過(guò)電壓會(huì)對(duì)其造成不同程度的影響。

3.4系統(tǒng)因素

煤礦供電系統(tǒng)主要以電力電纜線(xiàn)路為主，隨著礦井或采區(qū)的推進(jìn)不斷延伸。受環(huán)境和生產(chǎn)方式的影響，煤礦電力系統(tǒng)故障較多。常見(jiàn)的故障有接地、短路以及三相電流、電壓不平衡。當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生接地時(shí)，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)可以繼續(xù)運(yùn)行。但此時(shí)的電壓會(huì)發(fā)生變化，未接地相的電壓會(huì)升高。計(jì)量裝置長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在過(guò)電壓下，溫度會(huì)升高，影響裝置的準(zhǔn)確性。雙回路或多回路供電的煤礦在生產(chǎn)時(shí)，負(fù)荷并不是平均分配在各個(gè)回路中，而是以一個(gè)回路為主供電回路，其余回路作為備用回路或輔助回路。煤礦生產(chǎn)時(shí)，負(fù)荷集中的回路計(jì)量裝置運(yùn)行正常，備用回路或輔助回路負(fù)荷很小，如只連接一個(gè)空載變壓器或幾千瓦設(shè)備，這時(shí)候反應(yīng)在計(jì)量裝置二次回路中的電流極小，以至超出計(jì)量裝置的精度范圍。系統(tǒng)電壓波動(dòng)、短路、諧振等也會(huì)對(duì)計(jì)量產(chǎn)生影響。特別是短路，線(xiàn)路發(fā)生短路時(shí)，瞬間產(chǎn)生十幾千安或幾十千安的短路電流，在計(jì)量裝置二次回路中同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)沖擊電流。雖然時(shí)間很短，但也會(huì)對(duì)計(jì)量裝置特別是對(duì)電子式電能表，產(chǎn)生比額定電流高出幾十倍甚至上百倍的沖擊電流，從而對(duì)內(nèi)部的電子元件造成一定程度的影響。在供電系統(tǒng)中，對(duì)一些主要饋出線(xiàn)都安裝一套自動(dòng)重合閘裝置，目的是提高供電的可靠率。重合閘大多為一次重合，也有個(gè)別為二次重合。一次重合時(shí)間較短，根據(jù)實(shí)際情況整定在1s左右，但二次重合時(shí)間一般都較長(zhǎng)，大于5s。因此當(dāng)發(fā)生永久性事故重合閘裝置動(dòng)作時(shí)，一次重合會(huì)有兩次故障沖擊電流，同時(shí)會(huì)伴隨著電壓的急劇下降。此時(shí)的電能表會(huì)遭受到兩次較大的沖擊電流和浪涌電壓，對(duì)電能表特別是電子式電能表的影響較大，電子元件會(huì)因受到電流、電壓的影響而使其電氣特性發(fā)生短時(shí)間異常或不可逆轉(zhuǎn)的損傷。由于損傷程度不同，較輕的損傷很難被發(fā)現(xiàn)，只有在校驗(yàn)時(shí)才能被檢測(cè)出來(lái)，而這些短時(shí)間的異常和損傷或多或少都會(huì)引起電能計(jì)量的誤差。

3.5數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、記錄裝置因素

目前計(jì)量電能表主要以感應(yīng)式和電子式為主。電子式電能表的數(shù)據(jù)通過(guò)接口傳輸?shù)酵獠看鎯?chǔ)裝置中，而感應(yīng)式電能表的數(shù)據(jù)則主要依靠人員按時(shí)記錄。感應(yīng)式電能表一般情況下不會(huì)丟失數(shù)據(jù)，即使發(fā)生故障或損壞，大多數(shù)情況下也可以讀取當(dāng)時(shí)的數(shù)據(jù)。而電子式電能表靠?jī)?nèi)部的存儲(chǔ)裝置和外接存儲(chǔ)裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，一旦電能表內(nèi)部電路發(fā)生故障，電能表的數(shù)據(jù)就會(huì)失準(zhǔn)，從而外部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)也相應(yīng)失準(zhǔn)。如有高壓竄入或遭受雷擊，電能表及外部連接的存儲(chǔ)設(shè)備也很有可能會(huì)遭到破環(huán)，造成數(shù)據(jù)丟失，而且很難恢復(fù)。

3.6人為因素

變電站都裝有兩套以上的電壓互感器，來(lái)提供系統(tǒng)保護(hù)、監(jiān)視、測(cè)量電源。為保證互感器二次電壓回路可靠供電，都裝有電壓互感器并列裝置。當(dāng)其中一套電壓互感器發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)工作人員及時(shí)操作并列裝置，來(lái)保證系統(tǒng)保護(hù)、監(jiān)視、測(cè)量的電壓參數(shù)。當(dāng)電壓互感器發(fā)生故障時(shí)，由于工作人員操作不及時(shí)或操作不當(dāng)，而造成計(jì)量裝置缺相運(yùn)行導(dǎo)致計(jì)量誤差。同時(shí)，對(duì)電壓互感器發(fā)生故障的時(shí)間、計(jì)量裝置檢修更換數(shù)據(jù)記錄不及時(shí)或不準(zhǔn)確，也同樣會(huì)導(dǎo)致計(jì)量誤差。此外，檢修人員不按規(guī)定進(jìn)行操作、組裝、使用、調(diào)校也會(huì)導(dǎo)致計(jì)量誤差。不法分子通過(guò)人為手段使計(jì)量裝置少走或不走來(lái)獲取經(jīng)濟(jì)利益，會(huì)造成計(jì)量裝置異常，但近幾年隨著供電管理的加強(qiáng)，竊電行為基本杜絕。

4網(wǎng)損控制

通過(guò)對(duì)供電中心所管轄變電站的計(jì)量裝置與數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，產(chǎn)生誤差的主要原因與季節(jié)、設(shè)備等有關(guān)。夏秋季雷電、雨水較多，是供電線(xiàn)路和設(shè)備事故的多發(fā)季節(jié)，電壓互感器的缺相運(yùn)行是導(dǎo)致計(jì)量誤差的主要原因，其次是二次回路和電能表。在供電經(jīng)營(yíng)管理工作中，要有針對(duì)性地提高供電的可靠率，降低供電網(wǎng)損。

4.1調(diào)整供電方式

把煤礦的輔助負(fù)荷從原供電回路中分離出來(lái)，單獨(dú)供電。根據(jù)負(fù)荷調(diào)整計(jì)量裝置的容量，盡量避免負(fù)荷峰谷差過(guò)大以至超出電能表的精度范圍和互感器的額定容量。供電回路采用分列運(yùn)行方式，避免因環(huán)路供電而導(dǎo)致有功倒送產(chǎn)生誤差或事故時(shí)造成的影響范圍過(guò)大。用戶(hù)要及時(shí)調(diào)整負(fù)荷，盡量使三相負(fù)荷電流均衡。

4.2合理選擇、更新、校驗(yàn)計(jì)量裝置

根據(jù)用電性質(zhì)及負(fù)荷情況，選擇適應(yīng)性較強(qiáng)、精度合適的計(jì)量裝置，減少誤差，降低網(wǎng)損。針對(duì)煤礦供電線(xiàn)路，應(yīng)加強(qiáng)檢查檢測(cè)，適當(dāng)調(diào)整電能表檢測(cè)、輪換時(shí)間，定期對(duì)計(jì)量裝置及二次回路進(jìn)行檢測(cè)、維護(hù)。

4.3限制系統(tǒng)故障產(chǎn)生的危害

針對(duì)造成計(jì)量誤差的系統(tǒng)因素，通過(guò)投入消弧裝置、電力電容器及電抗器，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，提高系統(tǒng)供電質(zhì)量，降低、消除系統(tǒng)的故障電流的沖擊。

4.4加強(qiáng)設(shè)備管理

對(duì)運(yùn)行中的計(jì)量設(shè)備加強(qiáng)管理，按規(guī)定進(jìn)行檢查維護(hù)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)記錄匯報(bào)處理。遇有特殊天氣、系統(tǒng)故障時(shí)要加強(qiáng)檢查巡視，特別是加強(qiáng)夏季的管理工作，重點(diǎn)檢查計(jì)量裝置有無(wú)接觸不好、打火放電、受潮、發(fā)熱、斷線(xiàn)或損壞等情況。電壓互感器一次熔斷器熔斷時(shí)，必須及時(shí)記錄其發(fā)生及恢復(fù)時(shí)間。如有電壓互感器并列裝置，要及時(shí)并列運(yùn)行，保證二次電壓回路的供電。

4.5加強(qiáng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

重點(diǎn)計(jì)量數(shù)據(jù)要通過(guò)光纖傳輸存儲(chǔ)，避免高壓及雷電的影響。存儲(chǔ)設(shè)備要有專(zhuān)人管理，保證設(shè)備正常運(yùn)行，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

4.6完善檔案管理

（1）建立詳細(xì)的用戶(hù)資料，及時(shí)了解掌握用戶(hù)的生產(chǎn)和設(shè)備調(diào)整使用情況及煤炭生產(chǎn)計(jì)劃，根據(jù)煤礦生產(chǎn)計(jì)劃有重點(diǎn)、有針對(duì)性地調(diào)整供電經(jīng)營(yíng)管理工作。

（2）完善計(jì)量裝置的維護(hù)、檢修、輪換等技術(shù)檔案及臺(tái)賬，與各部門(mén)協(xié)調(diào)工作，及時(shí)更新檔案、臺(tái)賬資料。

（3）及時(shí)匯總月度、季度、年度經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、及時(shí)處理。

（4）利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)與用戶(hù)共同建立數(shù)據(jù)分享庫(kù)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)既可以了解用戶(hù)的生產(chǎn)計(jì)劃和設(shè)備更新、調(diào)整、使用情況，也可以讓用戶(hù)了解供電經(jīng)營(yíng)管理的情況，減少不必要的糾紛。通過(guò)雙方及時(shí)更新必要的數(shù)據(jù)和資料，可以有效提高經(jīng)營(yíng)管理工作。

5結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)供電經(jīng)營(yíng)管理計(jì)量誤差分析得出，控制、降低網(wǎng)損和加強(qiáng)人員管理是重點(diǎn)，而合理配置計(jì)量裝置、及時(shí)調(diào)整運(yùn)行方式、加強(qiáng)經(jīng)營(yíng)管理是降低網(wǎng)損的關(guān)鍵，此外定期維護(hù)、檢查計(jì)量裝置，投入消弧裝置和無(wú)功補(bǔ)償裝置提高供電質(zhì)量也是降低網(wǎng)損的有效措施。這些措施的采取，能夠有效減少煤礦供電經(jīng)營(yíng)管理中的計(jì)量誤差。

作者：王銅鳳 單位：神華神東供電中心