煤礦井下分區(qū)供電技術(shù)研究應(yīng)用

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關(guān)鍵詞：井下分區(qū)；關(guān)鍵技術(shù)；測(cè)量數(shù)據(jù)；治理方案

一般情況下，煤礦井下用電設(shè)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(wǎng)電源和負(fù)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(chǎn)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(guān)工作人員應(yīng)避免井下配電網(wǎng)電容電流超標(biāo)現(xiàn)象，避免對(duì)企業(yè)正常發(fā)展產(chǎn)生影響。

1井下分壓供電可行性探討

應(yīng)用帶分抽頭隔離變壓器進(jìn)行電網(wǎng)分區(qū)操作時(shí)，如果供電線路較長，隔離變壓器能夠做到對(duì)供電線路電壓的合理性調(diào)節(jié)，同時(shí)，起到隔離電網(wǎng)諧波的作用，強(qiáng)化煤礦電網(wǎng)中的電能質(zhì)量。對(duì)于該項(xiàng)研究內(nèi)容，主要涉及的創(chuàng)新技術(shù)內(nèi)容包括以下幾方面：

1.1分區(qū)供電的可行性研究

很多時(shí)候，煤礦井下用電設(shè)備會(huì)出現(xiàn)增多情況，此時(shí)，井下供電系統(tǒng)變得十分薄弱，影響整體供可靠性。對(duì)于常規(guī)供電改造，雖然可以將該類問題改善，但由于整個(gè)實(shí)施周期較長，項(xiàng)目影響范圍較廣。因此，部分煤礦企業(yè)選擇引進(jìn)直覺模糊算法，以及PSASP仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)之前常規(guī)技術(shù)的合理改造，建立新的分區(qū)供電方案，并從經(jīng)濟(jì)性和協(xié)調(diào)性等方面著手，執(zhí)行對(duì)比分析操作，將分區(qū)供電技術(shù)的優(yōu)越性特點(diǎn)體現(xiàn)出來。

1.2隔離變壓器提高接地選線準(zhǔn)確性

從現(xiàn)場(chǎng)研究結(jié)果中能夠看出，很多煤礦漏電保護(hù)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(wǎng)地面和井下電網(wǎng)處于相互獨(dú)立狀態(tài)，并與煤礦實(shí)際情況相互結(jié)合，將漏電保護(hù)選擇性問題徹底解決，強(qiáng)化漏電保護(hù)識(shí)別效率。上述操作的本質(zhì)在于將供電系統(tǒng)地面和井下獨(dú)立設(shè)計(jì)，避免出現(xiàn)統(tǒng)一中性點(diǎn)接地方式，這樣一來，地面和井下中性點(diǎn)接地方式會(huì)出現(xiàn)明顯變化，確保漏電保護(hù)功能更加健全。

2煤礦井下分區(qū)供電關(guān)鍵技術(shù)

2.1電網(wǎng)評(píng)估體系

總的來說，煤礦企業(yè)生產(chǎn)能力較高，這也導(dǎo)致整個(gè)電力負(fù)荷處于增加狀態(tài)，很多新形式的用電設(shè)備和變電設(shè)備相繼投入應(yīng)用，尤其是一些大負(fù)荷中心的設(shè)立，以及不同層開采面電網(wǎng)的相互連接，對(duì)于煤礦電網(wǎng)安全性和可靠性提出了更高要求?，F(xiàn)階段，在實(shí)際電網(wǎng)評(píng)估過程中，涉及的科學(xué)手段內(nèi)容有很多，相關(guān)工作人員需要考慮生產(chǎn)情況，以及電網(wǎng)規(guī)模，將整體經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)呈現(xiàn)出來，通過該項(xiàng)操作，設(shè)備主體可靠性和電網(wǎng)抗風(fēng)險(xiǎn)能力越來越強(qiáng)，能夠做到對(duì)環(huán)境的友好評(píng)價(jià)，為后續(xù)研究操作提供有利條件。

2.2接地保護(hù)選線技術(shù)

站在整體角度來說，接地選線對(duì)于生產(chǎn)應(yīng)用能夠表現(xiàn)出較強(qiáng)的促進(jìn)意義，大幅度降低非故障問題的出現(xiàn)概率，更好地保護(hù)設(shè)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(jì)50年代開始，我國開始學(xué)習(xí)前蘇聯(lián)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，對(duì)接地選線相關(guān)技術(shù)進(jìn)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(shí)際應(yīng)用中也能夠看出，由于手半波和有功分量綜合選線裝置應(yīng)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(shí)，工作人員可以借助模糊數(shù)學(xué)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代化手段，對(duì)選線操作進(jìn)行全面研究。現(xiàn)階段，隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，高速DSP以及嵌入式系統(tǒng)得到了結(jié)合應(yīng)用，這對(duì)于接地產(chǎn)生的高頻暫態(tài)信號(hào)能夠進(jìn)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(shù)

從配電網(wǎng)零序網(wǎng)絡(luò)研究中能夠看出，變壓器和架空線屬于主要應(yīng)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(guān)系。另外，上述情況與變壓器三相繞組連接形式，以及中性點(diǎn)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(guān)聯(lián)性同樣明顯。如果改用分區(qū)供電，原有中性點(diǎn)不接地配電網(wǎng)絡(luò)中的零序拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)零序網(wǎng)絡(luò)分層分區(qū)，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)電容電流的全面治理。

3煤礦井下分區(qū)供電技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1數(shù)據(jù)收集和治理方案

為了更好地強(qiáng)化應(yīng)用效果，工作人員需要對(duì)實(shí)際供電系統(tǒng)中的基本數(shù)據(jù)以及發(fā)生接地故障時(shí)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)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(nèi)部變電站6KV線路電容電流的測(cè)量工作，將實(shí)際電容電流分布情況展示出來。最后，做好測(cè)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(nèi)容探討計(jì)劃，降低相關(guān)問題的出現(xiàn)幾率。相關(guān)管理者還要根據(jù)實(shí)際情況，制定合理的隔離變壓器選型以及保護(hù)計(jì)劃，了解隔離變壓器參數(shù)以及保護(hù)配置等內(nèi)容，這也是展示技術(shù)可行性的根本所在，最終確定最佳的技術(shù)手段。

3.2運(yùn)行分析

首先，在測(cè)量分區(qū)治理后的電容電流時(shí)，最主要的測(cè)量對(duì)象有地面6kV系統(tǒng)，以及井下中央變電所。更重要的是，當(dāng)所有治理結(jié)果測(cè)量出來后，工作人員還要對(duì)電容電流分布情況進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比，明確其有效性和可推廣性特點(diǎn)。其次，在隔離變壓器調(diào)試階段中，相關(guān)工作人員同樣需要執(zhí)行良好的運(yùn)行記錄操作。最后，在整個(gè)項(xiàng)目創(chuàng)新研究中，涉及很多新興技術(shù)，最常見的內(nèi)容有分區(qū)供電可行性研究、利用隔離變壓器強(qiáng)化接地選線準(zhǔn)確性、以零序回路電容電流技術(shù)研究為基礎(chǔ)的分析操作。

3.3測(cè)量數(shù)據(jù)處理

為了方便研究，以某煤礦6kV電網(wǎng)隔離變壓器運(yùn)行情況為例，在該類電網(wǎng)隔離變壓器的作用下，實(shí)際電容電流得到了有效治理，電網(wǎng)中的4個(gè)區(qū)域電容電流數(shù)值均不會(huì)超過20A，與國家相關(guān)規(guī)定能夠保持同步。需要注意的是，為了將單向接地保護(hù)的可靠性和選擇性特點(diǎn)呈現(xiàn)出來，需避免地面接地對(duì)井下供電系統(tǒng)產(chǎn)生影響，這也是維護(hù)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的根本所在。當(dāng)單向接地故障影響面縮小之后，故障處理時(shí)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(gè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)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(yùn)行前的數(shù)據(jù)羅列出來，從對(duì)比隔離變壓器投運(yùn)前后電容電流中能夠看出，當(dāng)實(shí)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(shí)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(shí)際測(cè)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(diǎn)。在實(shí)際井下供電系統(tǒng)規(guī)劃之中，主要是根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃和采掘進(jìn)度制定的。實(shí)際電氣設(shè)備采購以及維護(hù)成本處于變化狀態(tài)，不確定性較強(qiáng)，煤礦開采中往往也伴隨著一些不確定特點(diǎn)，在實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)處理上，工作人員需要對(duì)這些問題進(jìn)行全面考慮，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等現(xiàn)象，對(duì)后續(xù)工作開展產(chǎn)生影響。

3.4應(yīng)用效果分析

借助分區(qū)供電解決煤礦電網(wǎng)單向接地電容電流問題，能夠有效避免消弧線圈對(duì)井下接地保護(hù)裝置產(chǎn)生影響。如果能夠利用隔離變壓器對(duì)限流電抗器進(jìn)行替代，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行方式將會(huì)出現(xiàn)很大改善，靈活性極強(qiáng)，同時(shí)，也能降低漏電事故的出現(xiàn)概率，將漏電故障處理時(shí)間大大縮短，強(qiáng)化整個(gè)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(wǎng)短路電流和電容電流超標(biāo)問題解決。其次，讓井下選擇性接地保護(hù)裝置動(dòng)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(wǎng)分區(qū)操作時(shí)，如果供電線路較長，隔離變壓器可以對(duì)供電線路中的電壓進(jìn)行全面調(diào)節(jié)，抑制電網(wǎng)諧波，這也是強(qiáng)化煤礦電網(wǎng)電能質(zhì)量的本質(zhì)所在。最后，地面接地并不會(huì)對(duì)井下供電系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，而且還能提升單向接地故障的預(yù)防效果。

4結(jié)語

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