煤礦井下分區(qū)供電技術研究應用

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關鍵詞：井下分區(qū)；關鍵技術；測量數(shù)據(jù)；治理方案

一般情況下，煤礦井下用電設備數(shù)量較多，電纜線路也處于無規(guī)劃延伸狀態(tài)，促使煤礦電網電源和負荷中心之間的電氣距離大大縮短，讓短路電流迅速提升，引發(fā)供電能力不足現(xiàn)象，不利于煤礦井下安全生產工作的執(zhí)行。從之前數(shù)據(jù)研究中能夠看出，煤礦供電系統(tǒng)出現(xiàn)單向接地故障的概率很高，占總事故的80%左右。因此，相關工作人員應避免井下配電網電容電流超標現(xiàn)象，避免對企業(yè)正常發(fā)展產生影響。

1井下分壓供電可行性探討

應用帶分抽頭隔離變壓器進行電網分區(qū)操作時，如果供電線路較長，隔離變壓器能夠做到對供電線路電壓的合理性調節(jié)，同時，起到隔離電網諧波的作用，強化煤礦電網中的電能質量。對于該項研究內容，主要涉及的創(chuàng)新技術內容包括以下幾方面：

1.1分區(qū)供電的可行性研究

很多時候，煤礦井下用電設備會出現(xiàn)增多情況，此時，井下供電系統(tǒng)變得十分薄弱，影響整體供可靠性。對于常規(guī)供電改造，雖然可以將該類問題改善，但由于整個實施周期較長，項目影響范圍較廣。因此，部分煤礦企業(yè)選擇引進直覺模糊算法，以及PSASP仿真技術，實現(xiàn)對之前常規(guī)技術的合理改造，建立新的分區(qū)供電方案，并從經濟性和協(xié)調性等方面著手，執(zhí)行對比分析操作，將分區(qū)供電技術的優(yōu)越性特點體現(xiàn)出來。

1.2隔離變壓器提高接地選線準確性

從現(xiàn)場研究結果中能夠看出，很多煤礦漏電保護裝置無法與供電系統(tǒng)接地需求保持同步，這也使得改造工作的開展顯得十分必要。工作人員可以通過隔離變壓器讓煤礦電網地面和井下電網處于相互獨立狀態(tài)，并與煤礦實際情況相互結合，將漏電保護選擇性問題徹底解決，強化漏電保護識別效率。上述操作的本質在于將供電系統(tǒng)地面和井下獨立設計，避免出現(xiàn)統(tǒng)一中性點接地方式，這樣一來，地面和井下中性點接地方式會出現(xiàn)明顯變化，確保漏電保護功能更加健全。

2煤礦井下分區(qū)供電關鍵技術

2.1電網評估體系

總的來說，煤礦企業(yè)生產能力較高，這也導致整個電力負荷處于增加狀態(tài)，很多新形式的用電設備和變電設備相繼投入應用，尤其是一些大負荷中心的設立，以及不同層開采面電網的相互連接，對于煤礦電網安全性和可靠性提出了更高要求?，F(xiàn)階段，在實際電網評估過程中，涉及的科學手段內容有很多，相關工作人員需要考慮生產情況，以及電網規(guī)模，將整體經濟性特點呈現(xiàn)出來，通過該項操作，設備主體可靠性和電網抗風險能力越來越強，能夠做到對環(huán)境的友好評價，為后續(xù)研究操作提供有利條件。

2.2接地保護選線技術

站在整體角度來說，接地選線對于生產應用能夠表現(xiàn)出較強的促進意義，大幅度降低非故障問題的出現(xiàn)概率，更好地保護設備不受損傷，由于過電壓問題而引發(fā)的人員傷亡事件也能避免。從20世紀50年代開始，我國開始學習前蘇聯(lián)的發(fā)展經驗，對接地選線相關技術進行全面研究，借助零序電流過流等原理，執(zhí)行有效的選線操作。從實際應用中也能夠看出，由于手半波和有功分量綜合選線裝置應用，讓選線成功率大幅提升。如果是單一判據(jù)以及原理，很難滿足選線要求，此時，工作人員可以借助模糊數(shù)學和神經網絡等現(xiàn)代化手段，對選線操作進行全面研究?，F(xiàn)階段，隨著微電子技術的不斷發(fā)展，高速DSP以及嵌入式系統(tǒng)得到了結合應用，這對于接地產生的高頻暫態(tài)信號能夠進行全方位研究，所取得的成績極為明顯。

2.3基于零序回路的電容電流技術

從配電網零序網絡研究中能夠看出，變壓器和架空線屬于主要應用元件。其中，變壓器零序等值電流和外電路處于連接狀態(tài)，而且與零序電流流通路徑存在直接關系。另外，上述情況與變壓器三相繞組連接形式，以及中性點是否處于接地狀態(tài)等同樣存在聯(lián)系。更重要的是，架空線中的零序電抗和平行線回路數(shù)量之間的關聯(lián)性同樣明顯。如果改用分區(qū)供電，原有中性點不接地配電網絡中的零序拓撲結構也會發(fā)生變化，實現(xiàn)零序網絡分層分區(qū)，最終實現(xiàn)整個電容電流的全面治理。

3煤礦井下分區(qū)供電技術的具體應用

3.1數(shù)據(jù)收集和治理方案

為了更好地強化應用效果，工作人員需要對實際供電系統(tǒng)中的基本數(shù)據(jù)以及發(fā)生接地故障時的歷史數(shù)據(jù)進行全面收集和整理，制定合理的電容電流治理方案。其次，還要做好煤礦內部變電站6KV線路電容電流的測量工作，將實際電容電流分布情況展示出來。最后，做好測量電容電流的整理工作，最終明確煤礦供電可行性研究。另外，在治理方案研究上，工作人員第一步要做的就是制定最佳的分區(qū)供電電容電流治理手段，將制定具體的內容探討計劃，降低相關問題的出現(xiàn)幾率。相關管理者還要根據(jù)實際情況，制定合理的隔離變壓器選型以及保護計劃，了解隔離變壓器參數(shù)以及保護配置等內容，這也是展示技術可行性的根本所在，最終確定最佳的技術手段。

3.2運行分析

首先，在測量分區(qū)治理后的電容電流時，最主要的測量對象有地面6kV系統(tǒng)，以及井下中央變電所。更重要的是，當所有治理結果測量出來后，工作人員還要對電容電流分布情況進行詳細對比，明確其有效性和可推廣性特點。其次，在隔離變壓器調試階段中，相關工作人員同樣需要執(zhí)行良好的運行記錄操作。最后，在整個項目創(chuàng)新研究中，涉及很多新興技術，最常見的內容有分區(qū)供電可行性研究、利用隔離變壓器強化接地選線準確性、以零序回路電容電流技術研究為基礎的分析操作。

3.3測量數(shù)據(jù)處理

為了方便研究，以某煤礦6kV電網隔離變壓器運行情況為例，在該類電網隔離變壓器的作用下，實際電容電流得到了有效治理，電網中的4個區(qū)域電容電流數(shù)值均不會超過20A，與國家相關規(guī)定能夠保持同步。需要注意的是，為了將單向接地保護的可靠性和選擇性特點呈現(xiàn)出來，需避免地面接地對井下供電系統(tǒng)產生影響，這也是維護整個電網系統(tǒng)平穩(wěn)運行的根本所在。當單向接地故障影響面縮小之后，故障處理時間也能大幅縮短，最終避免出現(xiàn)漏電問題，讓主體供電操作變得更為可靠?？v觀整個現(xiàn)場實際測量數(shù)據(jù)工作的執(zhí)行，工作人員需要將隔離變壓器投入運行前的數(shù)據(jù)羅列出來，從對比隔離變壓器投運前后電容電流中能夠看出，當實現(xiàn)隔離變壓器分區(qū)后，電容電流能夠得到全面治理，讓實際電容電流參數(shù)與煤礦安全參數(shù)處于同步狀態(tài)。但從實際測量數(shù)據(jù)處理中也能夠看出，很多數(shù)據(jù)具備明顯的不確定性特點。在實際井下供電系統(tǒng)規(guī)劃之中，主要是根據(jù)生產計劃和采掘進度制定的。實際電氣設備采購以及維護成本處于變化狀態(tài)，不確定性較強，煤礦開采中往往也伴隨著一些不確定特點，在實際測量數(shù)據(jù)處理上，工作人員需要對這些問題進行全面考慮，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)不準確等現(xiàn)象，對后續(xù)工作開展產生影響。

3.4應用效果分析

借助分區(qū)供電解決煤礦電網單向接地電容電流問題，能夠有效避免消弧線圈對井下接地保護裝置產生影響。如果能夠利用隔離變壓器對限流電抗器進行替代，整個系統(tǒng)的運行方式將會出現(xiàn)很大改善，靈活性極強，同時，也能降低漏電事故的出現(xiàn)概率，將漏電故障處理時間大大縮短，強化整個供電系統(tǒng)的安全性和可靠性。從該煤礦研究中也能夠看出，工作人員首先要做的就是執(zhí)行隔離變壓器分區(qū)改造工作，將煤礦電網短路電流和電容電流超標問題解決。其次，讓井下選擇性接地保護裝置動作的可靠性和選擇性變得更加突出。再次，通過分抽頭隔離變壓器方式開展電網分區(qū)操作時，如果供電線路較長，隔離變壓器可以對供電線路中的電壓進行全面調節(jié)，抑制電網諧波，這也是強化煤礦電網電能質量的本質所在。最后，地面接地并不會對井下供電系統(tǒng)產生嚴重影響，而且還能提升單向接地故障的預防效果。

4結語

綜上所述，從實際隔離變壓器分區(qū)改造前后電容電流測量對比中能夠看出，對于供電系統(tǒng)電容電流治理效果的提升十分明顯，推廣價值較高。在分區(qū)供電的作用下，每個分區(qū)電容電流均處于允許值范圍內，將煤礦電網電容電流過大問題全面解決，將主體操作的靈敏性和準確性特點呈現(xiàn)出來。

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作者：靳瑞俊 單位：山西介休義棠城峰煤業(yè)有限公司