煤矿供电技术与应用

煤矿供电技术与应用（精选九篇）

煤矿供电技术与应用 篇1

安全保护装置大多都是在某事故发生后才被研究制作出来, 因为只有发生事故, 某项操作才会引起人们足够的重视, 才会去发现操作中的问题, 并制定出相应的对策和保护装置。漏电保护器便是诸多保护装置中的重要一例, 在发生过触电伤亡事故后, 科学家们便开始着手研究预防人身触电的漏电保护装置了。时至今日, 科学家们已成功研制出了多种漏电保护器如电压型漏电保护器和电流型漏电保护器。由于这些保护器能有效地预防人身触电事故的发生, 所以在生活中这些漏电保护装置随处可见。关于漏电保护装置的工作原理, 说起来也十分简单, 就是漏电保护装置在机电设备的漏电检测电流大于设定值或人畜触电时可以做出快速的反应, 将电流切断, 彻底避免或减缓事故的扩大化。从而保障了人身及设备的安全。相比而言, 在情况复杂的矿井下, 供电系统及机电设备更是容易发生类似的漏电事故, 所以, 必须要采取漏电保护技术来保证矿井工作的安全进行。

1 漏电保护器的作用

在空间接近密闭的矿井下, 一些瓦斯和煤尘不易逸出, 如果这些物质触碰到井下的低压电网漏电形成的电火花那么就有发生事故的风险, 另外如果员工触碰到了这些电火花也会发生漏电事故。所以, 必须对低压电网进行漏电保护。它的主要作用是:第一, 时常查看检漏继电器的欧姆表, 密切注意其数值的变化情况, 以此确定电网对地是否绝缘, 根据电阻值来进行电网调整;第二, 通过观察发现电网对地绝缘阻值降至设定动作值或工作人员触及一相带电导体和电网一相接地时, 漏电保护器会自动触发, 切断电源以预防事故的扩大化;第三, 如果危险已经发生, 如人已触及电网, 那么, 通过补偿人体电容电流的方式来削减通过人体的触电电流使触电电流最低化, 使得人员的安全性得到提升。另外, 当电网一相接地时, 也可以减少接地故障电流, 防止瓦斯、煤尘爆炸。

2 漏电保护原理

2.1 附加直流电源漏电保护

如果检漏继电器上欧姆表显示电网各相对地的绝缘阻值都有较大的下跃, 那么电网必定是发生漏电等故障。为了精确控制电网对地绝缘阻值的变化, 可以在电网与地间通过一个的直流电流, 如果电流的控制准确, 那么电流的大小就能表征电网对地绝缘阻值的变化。这样, 通过简单地检测这条附加电流的变化就能有效地监测漏电。

2.2 零序电流保护

在漏电故障发生后, 故障处电网三相中每一相上都会产生一个电压, 即零序电压。每一相上出现的零序电压都是相等的, 而且方向也相同。有零序电压作用于绝缘电阻上必定会产生电流, 及零序电流。由于变压器中性点与地之间没有零序电流通路, 所以变压器内部没有零序电流通过, 而零序电流只能在绝缘电阻和故障点之间, 即M—N线路通过。由此可见, 对于单一支路来讲, 在电源端装设零序电流保护装置, 不能反映该线路的故障。对于多支路的单侧电源辐射式电网中, 如果有一个支路发生故障, 那么各个分支路中都将有零序电流通过, 这些分支上的零序电流汇集到故障处后就集中构成了通过故障处的电流。故障线路始端保护装置通过的电流远大于非故障线路始端保护装置通过的电流, 利用这种关系, 构成了有选择性的零序电流保护装置。

2.3 零序功率方向保护

根据零序电压和零序电流可以做出以下针对性措施:首先, 据零序电流、电压值的变化来确定漏电的发生地点;其次, 如漏电发生在供电系统内, 则通过支路零序电流、电压的关系来判断故障发生所在的支路;最后由跳闸来实现选择性保护的目的。

3 矿用隔爆检漏继电器

煤矿井下低压网路的漏电将造成外露火花, 有点燃瓦斯和煤尘的危险, 漏电还可能会造成人体触电事故。因此, 对井下低压电网进行漏电保护, 是一项重要的安全措施。它的主要作用有:第一, 时常查看检漏继电器的欧姆表, 密切注意其数值的变化情况, 以此确定电网对地是否绝缘, 根据电阻值来进行电网调整;第二, 通过观察发现电网对地绝缘阻值降至设定动作值或工作人员触及一相带电导体和电网一相接地时, 漏电保护器会自动触发, 切断电源以预防事故的扩大化;第三, 如果危险已经发生, 如人已触及电网, 那么, 通过补偿人体电容电流的方式来削减通过人体的触电电流使触电电流最低化, 使得人员的安全性得到提升。另外, 当电网一相接地时, 也可以减少接地故障电流, 防止瓦斯、煤尘爆炸。

目前国内使用的检漏保护装置类型很多, 但从原理上讲, 基本上可分为附加直流电源式和零序电流式两类。JY82型检漏继电器属于前一类, 是目前我国井下380V和660V系统中应用最广的一种。这种检漏继电器动作没有选择性, 因为无论在电网的什么地方发生漏电, 它都可以构成直流通路, 使之动作。这也就是所有利用附加直流电源进行工作的检漏继电器的一个共同的缺点。

4 漏电保护技术在煤矿井下供电系统中应用

BJJ1-2-660/380 x型选择性检漏继电器是北京市红星防爆电器厂研发制作的高性能防爆继电器, 适用于含有爆炸性危险气体 (甲烷空气混合物及煤尘) 的矿井硐室中, 可作为交流660/380 V中性点不接地供电系统中有选择性检测漏电保护装置。该装置的主要功能:在交流660/380V中性点不接地供电系统中, 利用零序方向原理实现4条支路的不对称漏电的选择性保护;利用附加电流原理, 实现对称漏电保护和不对称漏电的后备保护:有电网不停电可进行试验的功能;和高压开关配合, 可实现从变压器到馈电开关区间漏电的所谓“5m保护”;可对电网进行绝缘监测;对漏电跳闸有信号显示。北京煤炭管理干部学院、中国矿业大学联合四川长胜机器厂研制的KXL-1型矿用低压选择性漏电保护装置, 适用于煤矿井下660V/380V中性点不接地供电系统。该保护装置包括两组插件, 一组安装在低压供电系统总检漏继电器中, 另一组安装在各支路馈电开关DW80里, 对于12条支路以内的低压供电系统可以做到选择性漏电保护。这种产品运用于矿井下低压电网时具有较高的准确性和可靠性, 而且漏电时的反应速度很快, 这样肯定能减少因漏电带来的损失和漏电事故影响。也可以防止向漏电线路强送电, 从而增强了井下低压供电的安全性和可靠性, 可带来十分明显的经济效益。从煤矿的长远的发展来说, 具有重要的现实意义。

5 结论

总所周知, 煤矿井下空气潮湿, 电气设备和电缆的绝缘容易受潮, 再加上井下狭窄的空间, 岩石 (煤块) 垮落和矿车掉道时有发生, 电气设备和电缆的绝缘也容易遭到机械性损伤, 因此说发生人身触电的几率高于地面及其它的行业, 一旦发生漏电故障, 轻者损害电气设备, 发生短路事故, 重则导致人身触电事故, 甚至引起煤尘、瓦斯爆炸。因此, 对于煤矿的领导干部来说, 要重视供电系统的管理工作, 结合矿井的实际, 加大对电气设备维护和更新的投入, 确保供电系统的正常工作。另外还应加强机电设备的基础管理, 建立健全各相管理制度, 确保严格执行规章制度。最后还应注意的是矿井下工作人员的机电安全思想教育工作, 切实从思想的高度上提升干部和员工的工作责任心, 减少煤矿供电系统中漏电故障, 确保井下安全供电。只有这样, 才能确保矿井沿着安全、和谐、健康的发展道路稳步前进。

摘要：为了保证煤矿井下作业供电的安全性, 通常的供电系统都会设置三重保护措施, 即过流保护、漏电保护、接地保护。通过对井下供电作业的深入研究, 现将三重保护中的漏电保护的应用作为论述重点。众所周知, 漏电是煤矿井下供电的常见故障, 主要发生在巷道内, 由于井下供电环境恶劣, 不管是供电系统还是机电设备都极易发生电气事故。常见的电气事故有漏电、触电、线路断路或短路、负载过大、电火灾等。通过对上述事故的论述, 不难发现只有加强机电设备管理, 才能解决以上电气事故频发的问题, 才能为矿井安全生产保驾护航。

关键词：漏电保护,井下供电,应用

参考文献

[1]曲世惠.电工作业[M].北京:气象出版社, 2001.

[2]王红俭, 王会森.煤矿电工学[M].北京:煤炭工业出版社, 2005.

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煤矿电气设备与供电系统的保护应用 篇2

【关键词】煤矿电气设备；安全问题；关键技术

1.我国煤矿电气设备管理概况

我国是一个煤炭储备大国，煤炭资源的合理开发不仅满足了工业发展中的能源需求，也极大地推进了我国经济的高速发展。当前国内煤矿工程的建设规模不断扩充，对于电气设施的监管机制逐渐被应用到工程施工中，而由于我国电气设备管理起步较晚，管理机制和手段都尚未成熟，这直接导致了电气设备中管理环节之间的脱离，滞缓了煤矿工程的建设与发展。管理机制不完善也使得煤矿工程的施工耗能进一步增加，工程施工风险也急剧上升。当下煤矿工程建设中的种种问题表明，在我国煤矿工程建设中开展电气设备管理，应以符合我国煤炭工程的施工实际为导向，将项目管理理论和煤矿工程的施工实际相结合，以实现对煤矿工程的科学设计和有效管理。在现阶段我国的煤矿工程建设中，由于电气设备管理机制仍不健全，因此工程中的多种项目的施工可行性有待提高，加之工程管理中管理细节存在的问题，都给我国煤矿电气设备管理体制的实际应用提出了挑战。

2.影响煤矿电气设备安全要素解析

在社会的历史发展过程中，煤矿电气设施具有重要的作用，但是偶尔也会出现煤矿电气安全事故，这在一定程度上提醒着人们在用电时要谨防用电安全隐患。煤矿企业也应当在供电中加强对煤矿电气设施安全性的防范与维护，保障煤矿电气设备最大程度上的安全。通过分析影响煤矿电气设备安全的要素可以让人们认识煤矿电气安全事件出现的实质原因，同时警戒相关工作者要加强对电气供应的安全防范与系统维护。

2.1关于煤矿电气的设施线路问题分析

线路问题属于电力安全问题，在整个煤矿电气实施中极为普遍，但是考虑到供电体系的连接机电力传输都要以供电线路为基准，所以线路问题对电力供应的影响范围非常广。在整个电力供应与实际应用中，电力的传输效率会对线路流通形成直接影响。此外，由于各条线路之间具有一定的相关性，也增加了线路检修的难度，进而无法查明线路问题，所以在整个电力系统的运行过程中，线路是影响供电系统运行的最直接因素，必须予以足够的重视。

2.2煤矿电气设备系统问题

煤矿电气设备系统中存在的系统漏洞也会严重影响到煤矿电气设备的安全。为有效保证工业建设及人们生活的电力供给，电厂会对电力系统进行完善，例如加大电力系统的产量、保障电力的正常供应等。不过电厂在进行电力系统改进工作时，由于受到技术能力的制约及执行失误等加大了出现系统漏洞的可能性，而这种漏洞的出现又在某种程度上使电量流失，如果不能及时处理，则会直接制约电力的生产与使用，从而造成工业用电瘫痪，给煤炭企业的顺利生产造成影响。

2.3供应系统超负荷供电

社会的发展和人们生活水平的提高都增加了对供电公司供电效率的要求。供电系统为保证社会正常供电工作的实现通常会处于超负荷运行中，这就在一定程度上增加了电力供应设施的安全隐患，由于长期处于超负荷工作状态中，供电设施出现安全隐患的几率也越来越大，一旦供电设施发生供电事故，那么就会使用电企业的正常工作受到严重影响，当然煤企也不例外。

3.维护煤矿电气设备安全性能的技术探究

3.1电力系统故障排除与定期检修

电力系统在长期的运行中，会受到天气或系统操作的影响产生不同程度的故障，故障的长期积累会对电力系统的运转造成严重影响，因此要对电力系统进行定期安全隐患排查工作，来保障电力系统的正常运行。通过对电力系统的定期检查，深入研究系统事故。考虑到电力系统中的不同因素会对电力系统的运行产生不同的影响，所以在检测电力系统安全性时，应加大检测力度，保障系统可以实现最大限度的修复，从而高效维护电力系统的运行。

3.2强化相关工作人员的技术

在煤企电气系统中，工作人员的操作技能是煤矿电气设备管理的重要组成部分，因此提升工作人员的技术能力，强化对工作人员的管理非常有必要。同时在煤矿中工作人员的执行力会对工作效率有很大影响，不但可以高效提升电气系统的运行效率，而且可以对工作人员的失误进行有效防范。此外，强化对工作人员的有效管理，能够建立起人员之间的团队意识，加强工作人员的凝聚力，进而共同维护电气系统的安全运转。

3.3实现电力供给自动化

伴随着科学技术的不断进步，系统的自动化建设发展为社会主流。为了减少煤企电气系统中由于工作人员失误带来的系统事故，自动化的电气系统建设为之提供了有效的解决方案。通过建立电气系统中的自动化运行模式，可以让电气系统按照设置实现自动运行，一方面可以保障电气系统的工作效率最大化，另一方面可以人为的安全隐患。通过建立自动化的电气系统，工作人员的主要工作便转向对系统的监督和控制，进而保障自动化系统的安全运转。在进行自动化的电气系统建设时，还应当加大对系统细节的关注和监控，同时强化电气系统的安全设施的建设。因为自动化的电气系统可以在一定程度上节约人力，同时人力的节约也减轻了控制电气系统运营细节的难度，所以强化电气系统自动化的细节监督与控制，可以有效规避系统事故，进而实现电气系统的安全保障。

3.4建立完善的触电及其防护措施

触电是煤矿供电中最常见的安全隐患。触电主要分为两种，即单相触电与双向触电，人身损害程度常常会因触电方式不同的而有所差异，而程度相异的触电故障又会在某种程度造成人身安全隐患，所以加强对触电故障的及时处理，是保障故障能在第一时间获得解决的重要举措。在煤矿的供电中，对于触电隐患的预防手段有很多，例如保障电压安全的稳定性，同时在使用电压时要先对通电设施等绝缘装置进行系统检测，并及时有效处理电路问题。此外，还应当加大对电缆接头等绝缘接口的处理，保障其封闭性。只要发现漏电现象，就要在第一时间予以排查并实行隔离，减少触电事故的发生。

4.结论

煤矿企业的发展有助于推动社会经济建设，在一定程度上提高了人们的生活质量。一方面我们要肯定煤矿系统为社会发展所做出的突出贡献，另一方面我们也应当加大对煤矿电气系统安全隐患的防范，在强化煤矿电气设施安全预防意识的同时，不断学习更多高效处理煤矿电气设施故障的方法，从而保障电力的正常供应及安全使用。此外还要加大对煤矿企业电力供应的安全监管，比如定时检测电力设施，不断落实安全供电等，最终保证生产的安全性。

参考文献

[1]程丽华.浅谈煤矿电气设备的安全性与可靠性[J].城市建设理论研究，2012（10）

[2]郝海建.煤矿电气设备的安全性与可靠性分析[J].科技情报开发与经济分析，2011（8）

[3]张云海.如何减少煤矿电气设备安全中的常见问题与故障处理[J].内蒙古石油化工，2009（9）

煤矿供电技术与应用 篇3

随着煤矿开采不断进行, 浅层煤炭资源日益枯竭, 矿井开采深度在不断增加, 迫使矿井供电距离也在不断增加, 加之工作面装机容量不断增大, 由此带来供电距离长、无功损耗严重、供电系统电压不稳定等一系列威胁安全生产的问题。因此, 合理选择无功补偿装置可有效降低功率损耗, 维护电压稳定, 保证供电质量, 进而减少煤矿运营成本。

1 煤矿供电系统的现状

煤矿供电系统作为煤矿生产生命线, 其重要性不言而喻。现阶段, 煤矿井下供电系统普遍存在供电距离远, 线路长, 综采、综掘工作面及运输系统的装机容量大等现象。由于供电线路中电流大、压降大, 也使得煤矿井下电气设备绝缘逐渐下降并老化, 导致电气事故发生概率相应增加, 例如发生漏电及短路等电气故障等。同时电气设备维修费用也相应增加, 并严重威胁到煤矿井下生产安全性及供电可靠性。此外, 当前国有煤矿基本都使用感性负荷的用电设备, 促使煤矿井下的供配电系统中存在大量感性负荷, 例如三相异步电动机和变压器等。这些感性负荷消耗了配电系统中大量无功功率, 使得功率因素也相应降低, 促使线路电压损失增加和电能损耗增加。还有部分冲击性无功负荷, 还会产生极为剧烈的电压波动, 严重影响到供电系统供电质量, 导致电机难以启动或出现频繁烧毁等现象, 尤其在大功率电动机的使用上更为显著。

针对上述问题, 最直接有效的方法就是对无功功率进行补偿, 也就是固定安装或自动投切方式将并联电容器等容性设备并入在系统中, 用以补偿感性负荷所消耗掉的部分无功功率, 降低无功功率在电网中的流动, 进而降低线路整体电能损耗, 提高系统功率因素, 确保供电系统安全可靠运行, 并实现一定的经济效益[1]。

2 无功补偿技术的原理及其主要类型

2.1 无功补偿的原理

所谓无功补偿技术主要是指通过能量之间的互相转换, 使得容性设备输出的无功功率能在一定程度上补偿感性负荷所吸收掉的无功功率。在煤矿电力系统中, 由于存在大量感性负荷, 这些感性负荷会吸收一定的无功功率, 进而导致电力系统出现不同相的电压和电流, 出现相位差, 也就是功率因素角。通过并联具备容性功率负荷的装置和感性负荷的装置在同一电路中, 使二者互相吸收对方释放出来的能量, 实现能量之间的转换, 降低了电压和电流之间的相位差, 进而有效提高了功率因素, 这其实就是无功功率补偿的基本原理。

2.2 无功补偿技术的主要类型

现阶段, 运用并联电容器进行无功补偿是最为常见的无功补偿方法, 该方法经济效果较好且能显著提高功率因素。无功补偿技术类型较多, 可从补偿装置进行分类, 包括投切电容器真空断路器、可控饱和电抗器+固定滤波器、晶闸管投切电容器、晶闸管调节电抗器 (TCR) +固定滤波器 (FC) 、调压补偿装置、电容器 (TC) +固定滤波器 (FC) +电抗器 (TL) 等, 其各有优劣, 此处不再详细论述。也可从无功补偿目的进行分类, 主要分为系统补偿和负荷补偿两种类型。系统补偿主要目的在于提高输电网传输容量, 保障电网稳定性;而负荷补偿主要目的在于提高系统功率因素, 确保系统供电质量, 降低线路损耗等。就无功补偿方式来说, 主要分为就地无功补偿、分散补偿及集中补偿等, 以下重点论述这三种补偿方式的优缺点。

2.2.1 就地无功补偿

就地无功补偿主要是在用电设备附近直接安装并联电容器, 使其和电动机供电回路进行并联, 一般用在低压网络中。其主要运用的是晶闸管或机械开关来作为投切开关, 利用就地电压传感器来控制电容器的自动投切。在供电系统运行过程中, 电容器就地供给电机所需无功负荷, 能实现最短距离的能量交换, 最大程度降低线路电流。在相同的线路条件下, 线路损耗和电流平方呈正比关系。因此采用就地无功补偿方法, 节电效果显著[2]。

2.2.2 分散无功补偿

分散无功补偿主要在变压器低压侧来安装并联电容器, 以实现提高分支回路功率因素, 降低供电线路电流, 降低线路损耗的主要目的。

2.2.3 集中无功补偿

集中无功补偿主要将并联的电容器组安装在变电站降压变压器母线一侧。其主要优点在于能有效控制电网电压水平, 容易实现自动投切, 使用效率较高, 便于维护, 能有效降低电网、变压器及供电线路中的无功负荷及电能的损耗。但该方法无法降低电网内部各个分支线路的无功负荷及电能损耗。

3 无功补偿技术在煤矿供电系统中的应用

由上可知, 功率因素是衡量煤矿井下供电系统的电能利用程度及电气设备使用状况的重要指标。所以功率因素主要是指在交流电路中, 电压和电流之间的相位差 (Φ) 的余弦, 一般用cosΦ来表示。在煤矿供电系统中, 功率因素的值越大越好, 这样能最大程度降低无功功率, 视在功率可大部分用以提供给有功功率。针对静态的 (或者平均) 功率因素过低的补偿, 一般都是将并联但容器安装在电网侧。针对具有冲击负载的情况, 无功功率随着负载的变化呈现大幅度变化。补偿的主要原则在于将无功功率维持在一个不变化 (或者变化范围极小) 的水平上, 当前常用的方法主要有相控电抗器和晶闸管投切电容器等。

3.1 降低供电线路的功率损耗

三相供电线路中的功率损耗是流过供电线路视在电流在线路电阻上的热损耗。当前, 煤矿井下的低压电网的自然功率因素普遍较低, 一般为0.65左右。运用无功补偿装置后, 能够将功率因素提高至0.95左右。当负载稳定情况下, 能有效降低供电线路中的功率损耗。

3.2 提高线路供电能力

例如在虎龙沟煤矿的皮带中, 在无功补偿前其线路负载电流为180 A, 依据电缆长时间允许的载流量, 选取截面积为70 mm2的电缆作为供电线路, 经补偿之后, 其线路的负载电流降低到132 A, 同样依据电缆长时间允许的载流量, 只需选取截面积为50 mm2的电缆即可。显然通过无功补偿后, 其节电效果显著, 经济效益明显。

3.3 减少供电线路电压损失

采用无功补偿装置后, 因线路上需传输较小的电流, 能有效降低系统线路电压损失, 确保系统电压稳定, 有利于用电设备重负荷运动。

4 结语

由于煤矿井下供电线路距离远、线路长, 加之系统中存在大量无功负荷, 导致煤矿进行供电系统的质量及安全性等均受到威胁。运用无功补偿技术后, 能显著降低供电系统中的故障, 提高线路供电质量, 实现较好地节电和经济效益。由于无功补偿种类较多, 具体选用何种补偿方式, 需结合实际情况, 合理选用, 以实现节能、节电和供电的安全可靠性。

摘要：煤炭是中国经济发展当中最重要的能源支柱。在煤矿开采过程当中, 电力安全有效供应是煤矿开采得以顺利进行的重要保障。无功补偿技术在供电系统中起提高电网功率因数, 降低供电变压器及输送线路损耗, 提高供电效率, 改善供电环境的作用, 在煤矿供电系统中得到了广泛应用。就无功补偿技术在煤矿供电系统中的应用进行了研究。

关键词：煤矿,供电系统,无功补偿

参考文献

[1]孙建桥.无功补偿技术在煤矿供配电系统中的应用探析[J].科技致富向导, 2014 (36) :56, 199.

试议提高煤矿井下供电安全技术措施 篇4

关键词：煤矿 井下供电安全 技术措施

煤矿井下阴暗潮湿，常年得不到阳光的照射，必须要通过供电系统保障井下施工得以正常进行。为了有效提升井下作业安全，解决煤矿井下供电系统中存在的负荷分配不均、谐波污染加剧、设备不配套等问题，就必须要加强对煤矿井下供电安全的重视程度，结合矿井开采的实际情况，制定出一个较为完备的煤矿井下安全供电方案，有效保障采矿工程的安全性、稳定性和经济性。

1 提高煤矿井下供电安全性的意义

在正式步入21世纪之后，我国将安全放在了煤矿生产工作的首位，安全问题受到了社会各界的广泛关注。供电安全是煤矿安全生产中的重要问题之一。由于井下开采空间有很大局限性，采掘不慎会引发瓦斯泄漏、煤尘污染等问题，一旦出现漏电现象，很容易引爆矿井中的易燃物质，造成大规模的人员伤亡事故，对国家财产和人员安全造成极大威胁。

2 当前我国煤矿井下供电系统存在的安全隐患

2.1 主变压器容量不足

当前，我国许多矿井由于改扩建导致许多矿井的总负荷量大大超出了供电系统实际可以承载的容量，使得变电站主变压器和井下个别变压器长期处在容量不足的状态中。长此以往，很容易导致变压器出现局部过热、绝缘老化等问题，极大程度上影响了变压器的使用寿命。严重时，还有可能出现电缆发热燃烧情况，万一引起瓦斯爆炸，将会对矿井下的工作人员带来致命伤害。

2.2 供电电能质量水平降低

随着科学技术的不断更新发展，煤矿生产中使用的设备也变得越来越先进。将这些大功率机电设备引进到煤矿井下开采工作中，能够有效提高煤矿资源的开采效率，大大提高煤炭产量。但是，这些大功率机电设备同时运转时产生的谐波分量会直接通过低压供电线路反馈给供电系统，可能出现低质量电能情况，严重影响了煤矿开采设备的正常运转。不仅如此，低质量电能还有可能影响检测系统和继电保护系统的正常运转，对供电系统的安全运行埋下了隐患。

2.3 国家明令淘汰设备还存有个别使用现象

国家已经出台了相关的政策法规，三令五申地强调各煤矿企业在生产过程中禁止使用分支线路空气开关。由于这些空气开关在实际操作过程中产生的能量电弧较大，极易引爆狭窄矿井中充斥的易燃易爆气体，造成不可挽回的损失。但是，根据走访调查，发现这些本该严令禁止的电源控制开关依旧在个别矿井，尤其是资源整合过程中的矿井中使用，严重影响了煤矿矿井低压供电系统的安全性。

2.4 安全监测系统的自动化水平较低

为了节省成本或受到当时技术条件的制约，部分矿井中并没有配备安全检测系统对供电系统进行实时监测。这样一来，井下的工况信息难以及时传输到地面监测部门，使得电力调度人员无法在第一时间掌握矿井中供电系统的实际运行状态。一旦发生安全事故，很难及时采取有效的应对措施将事故损失降到最低。

3 提高煤矿井下供电系统安全性的对策

3.1 提高煤矿井下供电系统的可靠性

在煤矿供电的配备中，一个矿井至少要配备两个以上的电源进行日常供电工作。对于给较为重要的通风系统、排水系统、传输系统等供电工作，可以通过井下配电所的备用电源进行直接供电，以随时确保生产工作得以顺利进行。不仅如此，井下双回电源回路必须要从不同的变电所中引入，为其安装上较为完备的自动切换装置。通过这种方式，预防因电源回路出现问题而引发的机械停摆情况，能够有效确保矿井供电的可靠性，保障井下工作人员的人身安全。

3.2 合理优化布设

由于威胁井下作业安全的因素有很多，为了能够有效提高井下长距离供电的安全可靠性，必须要进行供电系统的合理优化布设工作，采用分列分段供电、提高电压等级、增大电缆经济截面等方式提高井下供电系统的安全性能。还能够通过增设专业的安全员、加大供电系统维护管理力度等方式确保煤矿井下供电安全。

3.3 完善继电保护系统

继电保护系统能够在供电系统发生故障时在最短的时间内将不安定的因素从系统中移除，或直接对当班的管理人员预警，最大程度减轻因突然断电引发的设备受损情况，确保煤矿生产活动能够顺利进行。煤矿企业要不断完善改进已有的继电保护装置，使其在出现系统故障时能够在第一时间将险情扼杀在萌芽状态，避免引发更严重的事故。除此之外，煤矿企业还应将所有高压动力设备或控制设备按照国家的标准设置保护功能，并根据实际情况有针对性地优化井下继电保护系统的设计方案，与时俱进地采用当前最为先进的技术设备和措施，最大程度提升我国煤矿井下供电安全系数，尽量降低因故障引发的事故概率，提升故障的排除速度，将安全隐患及时清除。

3.4 加大供电设施保养力度

供电设施一般都有一个使用年限，煤矿企业要随时关注各个设备的使用寿命，及时将超出使用年限的设备进行更新换代，以降低机械故障的频率。对于处于使用年限之内的机械设备，要定期进行维修保养，时刻关注设备的运行情况，对需要修理的电力设施进行及时修复，以免发生更大的危险事故。除此之外，相关工作人员还要通过安全监测系统传输的数据资料进行故障判断，快速制定有效措施，确保整个煤矿生产工作的顺利进行。

4 结束语

综上所述，煤矿井下作业具有较高的危险性，供电安全是煤矿生产中的一个关键问题。若是矿井中出现了漏电情况，电火花一旦引起瓦斯爆炸，不仅会对矿井下的工作人员带来致命伤害。还会给企业造成巨大的经济损失，严重影响企业声誉，同时在社会上造成极其负面的影响。要想有效提高煤矿井下供电安全系数，就必须要提高煤矿井下供电系统的可靠性，不断完善继电保护系统，安装安全监测设备，及时解除安全故障问题，加大供电设施保养力度，对供电设备进行定期维修养护工作，快速制定出应急对策，将险情扼杀在萌芽状态。

参考文献：

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煤矿电气设备与供电系统的保护应用 篇5

关键词：煤矿,电气设备,继电保护

随着我国经济的快速发展, 对煤炭资源的需求越来越高, 煤炭资源开发的快速增长对开发过程中电气设施的要求也越来越高。

1 煤矿电气设备与供电系统的现状

我国煤矿的供电系统中供电设备有矿用变压器、一般型矿用高压开关柜、高压防爆配电装置、磁力启动器以及馈电开关等。

1.1 煤矿低压供电设备的电气保护应用

煤矿矿井内低压设备的电气保护装置通常安装在相应开关设备的内部, 同主回路保护装置一同实现相应的电气保护作用。

1.2 煤矿一般型高压开关柜的电气保护应用

矿井内高压开关柜的继电保护装置为电磁感应式的保护装置, 用以实现定时限过流保护、瞬动短路保护、欠压保护、漏电保护以及反时限过载保护等功能。

1.3 煤矿高压防爆配电装置的电气保护应用

矿井内变电所等工作区域应用的高压防爆装置大体为BGP系列、PB系列等。矿井内油断路器等区域的高压防爆装置, 执行机构多为过流、失压脱扣和高压漏电引起的绝缘监测脱扣器等。更新一代的高压防爆装置利用高压真空断路器、继电保护综合发生器和电能的计量装置等组成。

1.4 煤矿漏电保护装置的保护应用

用于矿井下采区变电所的高压漏电保护装置由过载、断相、漏电监视和短路保护等保护功能组成的综合保护装置;用于井下和地面的中央变电所的高压漏电装置则为集中选线型。

目前煤矿应用的低压漏电保护装置大都采用矿用防爆型检漏继电器。

2 煤矿电气设备及供电系统的保护装置介绍

煤矿电气设备及供电系统的继电保护装置, 是一种能及时反应电气设备及供电系统的不正常状态及故障问题, 且立即做出断路器跳闸的保护动作, 或能发出故障信号的综合保护装置。

2.1 信号输入装置

煤矿现场的电气设备及供电系统的信号, 在进入继电保护装置之前, 需进行相应的前期处理工作, 实现继电保护装置有效地检测现场信号。

2.2 信号测量装置

煤矿现场的电气设备及供电系统的信号, 经前期处理后, 信号测量装置则把保护对象相应的动作值与输入信号作比较处理, 并根据比较结果给出逻辑判断结果, 发出相应的逻辑信号供逻辑判断装置处理。

2.3 逻辑判断装置

逻辑信号经由逻辑判断装置检测处理, 并把各输入的逻辑信号组合运算, 确定是否发出断路器跳闸指令, 并把相应指令输送给继电保护的执行机构。

2.4 继电保护执行装置

继电保护执行机构根据逻辑判断装置发出的指令信号, 做出相应的保护动作。

3 电气设备与供电系统的工作探讨

煤矿工程工作一定要重视电气设备与供电系统的定期检查工作, 做好对各种安全事故地预防工作。

3.1 电气设备与供电系统的定期工作

煤矿电气设备与供电系统在长期使用的过程中, 会因为特殊的工作环境、设备老化等原因的导致一些安全隐患。因此一定要对煤矿电气设备与供电系统做定期的隐患排查、危险点清除等工作。

3.2 煤矿加强工作人员技术培训

煤矿电气设备与供电系统中, 工作人员的技术水平是保证煤矿电气设备与供电系统正常稳定运行的不可或缺的因素。因此, 煤矿领导层应重视相应工作人员的技术培训、工作素质的培训, 以保证煤矿电气设备与供电系统的正常安全运行。

3.3 提高煤矿电力技术水平

电气设备与供电系统自动化水平的发展, 是当前煤矿电气设备与供电系统的主体趋势。应大力发展电气设备与供电系统的自动化水平, 强化其相应安全设施的建设, 保证煤矿系统的安全运行。

4 结语

煤矿供电技术与应用 篇6

现在煤矿地面供电大多仍采用380V供电,随着生产的发展,矿井生产能力越来越大,造成单台电机容量增大,用电负荷增大,从而导致电压降增大,电能损耗增加,电缆截面不足等问题;380V供电从经济、技术上已不合理,已不能满足配电的要求,需提高电压等级。1990年原能源部就发出了在煤炭工业新建地面系统及选煤厂应采用660V供电的通知,660V升压供电不仅限于煤矿也适用于石油加工,发电厂,供水站等企业。笔者针对某矿地面选煤厂660V系统调试过程中出现的问题,来探讨660V系统供电的优缺点,以及电气设备如何选型。

2 660V系统供电的优缺点

将电压由380V升高到660V,可增加输电距离,提高输电能力;可减少变压器数量,简化工厂配电系统,提高供电可靠性;可缩小电缆截面,节省有色金属;可降低功率损耗及短路电流值;并扩大异步电动机的制造容量等等,是有效的节电手段之一。在我国,660V等级电压在煤矿井下广泛使用,并已正式列入国家标准《额定电压》(GB156-80)。2.1电网的输送能力与其电压平方成正比,电网电压由380V升到660V供电后,则电网输送能力可提高到3倍:(P*Z)660=3(P*Z)380。P*Z为电网输送能力,P是通过电网的输出功率,Z是导线阻抗。如果输送功率P不变,导线截面不变,则660V电压比380V可增加输送距离2倍;如果输电线路阻抗Z不变,即电缆长度和截面不变,则可提高输送功率2倍。2.2扩大供电范围,减少设置变电所数量。现在380V变压器最大容量为1600KVAR,由于380V电压的供电半径的限制,加大变压器的容量只无益的;改用660V供电后,由于电网输送能力的增加,变压器的容量可以增加到2500~3500KVAR,变压器容量愈大则单位输送功率的电能损耗及投资愈少。2.3可提高电机的最大容量。380V电机的最大容量为300KW,660V供电电机容量可增加到500~600KW。2.4降低无功补偿装置价格。相同容量的电容量,在660V电压使用时要比380V输出无功功率提高2倍(即Qc=U2ωC),且价格约差50%,故可降低无功补偿费用60%~70%。2.5由上所述:可节约有色金属40%~50%;节约能量2%;节约投资70~80/KW。

3 660V电气设备及元件的选用

3.1电动机:鼠笼型电机容量0.55~500KW;饶线型电机最大容量500KW;变极多速电机,电动葫芦电机等。3.2配电设备:用于变压器容量为200KVAR及以下的开关柜。3.3绞车电控:用于电机容量为355KW及以下电控设备。3.4煤矿地面生产系统及选煤厂的专用洗选设备的电机及电控设备。3.5 660V电气元件。660V与380V的不同:3.5.1电气间隙和爬电距离。为保证电器使用中有可靠的绝缘能力和安全性,电器的导电零件之间和导电零件对地之间必须保证有足够的电气间隙和爬电距离。随着额定电压和电流值的提高,他们的值也随之增大。见表1。C——带电零部件之间或与金属件、接地件间的距离;D——带电零部件与易碰碎零部件之间的距离;a——指电瓷件、玻璃及云母制品、有垂直表面的胺基塑料等;b——有水平表面的胺基塑料;3.5.2介电性能。包括工频耐压和脉冲耐压两项。为保证低压系统合理的绝缘配合和确定电气间隙,IEC《低压系统的绝缘配合》中规定要进行脉冲耐压试验,它的值根据“相-地”或“相-相”电压值及安装类别而定,见表2。脉冲耐压试验用1.3/50μs电压波。表中列出的是2000m处的值;如果低于2000m,则应增大试验电压。低压电器的绝缘必须经受一定周期的耐湿试验,对于60~660V的电器,其绝缘电阻应不小于1.5MΩ。但试验方法中规定:500V及以下的用500V兆欧表;大于500V的用1000V兆欧表,按此规定可看出因兆欧表的不同,660V电器的要求要比380V电器的要求严格一些。3.5.3分断能力。分断能力试验电压是1.1倍额定电压值,因此当额定电压从380V升高到660V时必须注意电压升高3倍后灭弧性能方面所引起的问题。对灭弧的影响有三种情况:a、升压后灭弧性能不过关,产生相间短路或持续燃弧,甚至造成导电件烧毁;b、电压升高后工作电流降低,分断能力通过;c、电压升高后电流仍能按原共作电流使用。3.5.4电寿命。对配电电器而言,通断条件为额定电压和额定电流,故当电压提高后,则要减少寿命次数或降低使用电流;对控制电器还与使用类别有关。对AC-3工作制,由于旋转电机反电势的存在,触头上的断开电压仅是0.17倍额定电压,所以均是第一次过零时灭弧;对于AC-4工作制,660V时断开电压比380V时高3倍。3.5.5现有元件降低容量使用。对于控制电器,可先按等功率折算出660V时的工作电流,不合格时降容直至合格(I660=I380/3);对于配电电器,可降低其分断电流进行试验;对于有电寿命要求的配电电器则需要同时降低额定工作电流或寿命次数。3.5.6改善灭弧性能,缩短燃弧时间。660V电器因燃弧时间长,易严重烧毁触头甚至因游离气体扩散造成相间短路,为此必须在产品上加强相间隔弧。如大容量的交流接触器,为加强相间隔弧,在每相固定静触头的胶木底板上均要压有20多mm高的隔板,以有效防止相间短路;对于熔断器,提高额定电压后,需要加长熔断器的尺寸解决。3.5.7电压线圈重新改绕。当交流380V改为660V时,换算公式:

W660=3W380S660=S380/3

W——匝数;S——导线截面(选用高强度漆包线)

4 660V系统的漏电保护

660V供电系统与现存的380V系统有一些区别:a.380V系统为中性点直接接地的三相四线制系统(TN-S),一般为动力照明混合供电;660V系统为提高运行安全,采用中性点电阻接地系统:适当选择中性点接地电阻,可以增加故障支路零序电流,做到有选择性选出故障支路;可以抑制单相电弧接地时的过电压值。b.380V系统一般不装设选择性漏电保护,而为了提高660V电网的安全供电,在该系统中装设了三级电流型的选择性漏电保护,使用中性点经电阻接地系统主要是为了提高选择性漏电保护的灵敏度。c.660V系统动力与照明分开供电,是人身触电得到选择性的保护,比无漏电保护的380V系统提高了安全性。

参考文献

[1]杨丰伟.地面660V供电系统变压器中性点运行方式选择分析[J].煤矿机电,2011(1).

煤矿供电技术与应用 篇7

随着煤炭行业的不断发展, 大量先进的开采设备被应用在煤矿开采中, 这些设备需要供电才能得到动力和运转。虽然供电设备提升了煤矿的开采效率, 但是供电安全问题也对煤矿安全管理提出了更高的要求。电力资源管理本身具有一定的危险性, 加上设备的自动化问题等, 使得供电设备的安全管理变得复杂, 设备的运行需要发电、供电同时进行, 任何一个环节出现问题均会影响整个生产线, 甚至是引发大规模的安全事故。随着科技的不断发展, 供电保护装置和技术被应用在煤矿设备开采中, 为煤矿供电安全奠定了基础。

1 煤矿供电设备安全防护系统设计要求

供电系统安全防护部分必须设置额定电压保护系统和接地保护系统, 并且应该满足供电可靠性、安全性的设计要求。

1.1 可靠性

供电设备的可靠性指的是供电设备在生产的过程中能够保证持续的供电, 从而避免由于供电中断引发安全事故, 针对这样的情况, 对主要设备采用双电源供电, 从而保证人员和生产的安全、顺利进行。双电源可以来自不同的变电所或者不同的母线, 当一个电源发生问题的时候, 另一个电源能够保证生产线上设备的电力供应, 从而保证井下通风、排水和提升等正常的进行。

1.2 安全性

煤矿开采需要在井下进行操作, 由于其特殊、恶劣的工作环境, 使得供电作业要更加注重安全, 严禁出现触电事故。在生产中, 需要严格按照供电要求进行供电, 严禁非工作人员进入井下操作, 从而保证供电的安全。矿井下工作的线路要设置多条回路, 当一条回路出现问题的时候, 其他回路作为顶替回路进行工作, 从而保证供电正常。煤矿开采中会存在着大量的瓦斯气体, 电火花会引起爆炸, 因此要严格地遵守供电安全规范, 避免发生重大安全事故。

1.3 额定电压保护

在煤矿的开采中, 需要多种供电设备, 不同设备需要的额定电压是不同的, 一些特定的设备需要较低的额定电压, 在没有标示的时候, 就会出现供电电压错误, 从而导致供电事故的发生。因此, 在实际生产中, 需要对设备的额定电压进行准确、清晰的标示。对于一个供电系统中存在着两个使用电压的时候, 需要对低压电器设备进行明显的标示, 从而减少事故的发生。

1.4 接地保护

供电设备的构架和外壳要进行接地处置, 防止设备绝缘性破损后发生漏电事故。接地保护能够更好地保证供电设备安全, 在工作中需要将接地装置与人体形成并联状态, 当电器设备的绝缘线破损导致设备外壳带电的时候, 接地能够起到分流的作用, 从而减少人体中的电流作用, 避免发生触电危险事故。井下设备在进行停电作业或是日常检修的时候, 要严格地按照矿井停送电管理制度进行, 保证安全用电。供电设备的一切操作都要由专业的电工进行, 确定维修责任人和包机人。

2 供电设备的电气保护技术

煤矿设备保护装置按照保护方式不同可以分为过流保护、接地保护和漏电保护, 对应的有移动变电站、高压开关柜和高压防爆配电装置等, 不同的保护装置对应不同的保护技术, 其发挥的保护功能也不相同。

2.1 高压防爆配电装置的电气保护技术

从现阶段的矿井开采中, 变电所和综采工作面都配置了高压防爆配电装置, 其类型主要为BGP系列和PB系列。在煤矿的供电设备中, 以前高压防爆配电装置采用的油断路器已禁止使用;机械弹簧式的结构装配的高压防爆配电设备存在着一些缺点, 比如保护动作错误、保护设定不准确、装备易老化等问题, 并且操作复杂, 维修困难。因此目前通常使用高压防爆真空配电装置的采用综合保护器、高压真空断路器和电能计量保护装置等来对供电设备进行综合保护, 其具有漏电检测、过流和故障提示和记忆等功能。高压防爆真空配电装置可以采用远程自动化控制和手动就地控制两种方式, 增加了供电设备安全的可靠性。图1为高压防爆真空配电装置示例图。

2.2 高压开关柜设备

高压开关柜设备主要应用在地面变电所、矿井提升机、大型胶带机和通风机等设备, 其采用的继电保护装置主要为电磁感应, 其保护装置的主要功能是能够保护供电设备的漏电、定时线过流和瞬时短路等。这种保护装置具有操作简单、工作性能稳定的特点, 维修简单, 普通的日常维修和保养就能够满足设备的维修需求。高压开关柜的供电保护系统主要由继电器系统来完成, 由继电器、电压互感器、电流和断路器四部分组成。在现代化的科技发展中, 电力结构有了很大的改善, 供电保护装置从电气保护转向了电磁保护, 提升了供电系统的稳定性和安全性, 促进了电气保护自动化模式的发展。图2为高压开关柜设备中的进线柜和电容柜示例。

2.3 低压供电设备的电气保护技术

根据低压设备的装置特点, 在设备供电的总开关上装置检漏继电器, 在馈电开关中配置漏电保护装置, 共同形成带有选择性的漏电保护系统。当供电设备的总开关或是其他任何一个开关发生漏电事故的时候, 漏电保护单元会拒绝启动, 检漏继电器会跳过开关环节, 及时终止供电, 这种电气保护技术也被称为智能开关。

煤矿供电设备中的低压防漏技术虽然发挥了很好的效用, 但是也会出现误动的情况, 从而给设备的安全使用埋下了隐患。现代科技中, 低压保护装置通常采用计算机的方式进行保护, 比如集中控制和零序电压技术。集中控制的模式指的是在供电设备中通过各个分路开关设备的电流信号集中在一个固定的装置中, 通过此装置来控制总开关。运用这种保护技术能够对各个分电路的漏电情况进行分析, 从而进行分散性的漏电保护。零序电压法指的是在供电保护过程中对设备的漏电电阻进行收集、整理, 提升系统的反应灵敏度, 提升对漏电电阻测量的精准程度。

2.4 煤矿的保护装置

煤矿的供电设备保护主要用于检测系统的异常运行状态, 对这些异常情况采取紧急措施并发出警报信号。煤矿保护装置中的信号输入设备用于系统的前期处理, 从而检测煤矿开采的各项物理参数;测量设备负责比较现场测量参数和系统预定值, 在经过逻辑处理后得出对应的逻辑型号, 交由逻辑判断装置进行处理, 逻辑判断装置通过对之前数据进行分析, 制定出命令传递给执行装置进行执行操作, 执行部分则根据指示命令对系统中的各个保护装置进行驱动。煤矿的保护装置带有一定的逻辑性, 通过各个环节的分析来进行供电设备的保护。

3 应用案例———塔山煤矿供电设备安全防护及电气保护策略

3.1 塔山煤矿供电设备概况

塔山矿井是一座开采石炭二叠纪煤层的特大型井工矿井, 工作面走向2800m, 工作面倾向长达230.5m, 设备装机容量达, 符合总功率高达10500k W, 设备电压等级有10k V, 3300V, 660V, 127V。需要设置的配电点多, 供电线路长。如何确保工作面设备正常供电, 多余保证安全作业有十分重要的意义。

3.2 供电设备及电气保护策略

为了确保正常供电, 该矿主要采取了以下措施:

①引入KJ626煤矿供电监控系统, 将井下供电监控设备信号通过环网交换机传送到地面电力监控调度中心, 集中控制管理, 为井下供电设备设一道“安全防护屏障”。

②电气设备送电前必须将各种保护装置安装齐全, 符合《煤矿安全规程》相关要求, 否则不予送电。

③移动变电站及组合开关应按说明书实施过流、漏电、短路速断整定, 且必须整定合格, 否则不得运行。

④工作面供电系统检漏保护参照《煤矿井下保护装置的安装、运行、维护与检修细则》, 当电网绝缘低于100kΩ时, 适当提高了电网绝缘;当电网绝缘低于50kΩ时, 立即关掉了总闸, 使漏电闭锁值维持在100kΩ。

⑤每天进行一次漏电保护试验, 使漏电保护装置始终保持灵敏性, 以确保井下出现电气故障时能够迅速反映, 防止重大安全事故发生。

3.3 实施效果

①KJ626电气设备自动监测与保护系统自安装运行以来, 塔山煤矿井下机电设备综合完好率基本在95%以上, 机电设备待修率始终未超过5%的限定范围, 机电事故率总体不超过1%, 小型机电合格率高达95%, 图3为该系统故障报警日志记录。

②塔山煤矿实施了上述电气保护措施后, 今年上半年, 井下机电设备除停电检修延误了一些工时以外, 无一起引起重大人员伤亡或重大经济损失。

4 当前矿用新综保技术的建议

4.1 煤矿高压供电设备的电气保护

从现阶段的煤矿开采上看, 地面变电所和井下中央的变电所等供电设备中, 大部分仍然采用高压开关柜的方法进行保护, 需要注意的是其仍然以继电保护为主要的保护方式, 由技术人员安装在独立的保护装置中。随着微型处理机保护器的推广和应用, 其代替了电磁感应的保护装置, 煤矿现场电气保护设备也进行了改进。矿井下的变电所和综采工作面需要采用高压防爆配电装置, 全面完善保护系统, 精简其内部结构, 从而提升高压供电设备的电气保护, 让工作人员的生命安全更加有保障。

4.2 采用新型综合保护装置

随着煤矿开采的不断发展、开采设备的不断更新, 要求了保护技术也要不断创新。变电站综合自动化保护系统逐渐被应用在供电安全中, 设计人员在进行新设备的设计时, 一定要考虑其体积、电压、接口等, 由于井下作业环境小, 新型供电保护设备必须要体积小, 配置有标准的借口, 具有性能稳定、可靠、维修方便、性价比高等特点, 从而更好地保证供电安全。在煤矿生产中, 供电设备的正常运行对于企业经济发展至关重要, 通过引进变电站综合自动化供电保护系统, 能够减少煤矿危险事故发生的风险, 为员工人身安全奠定了基础。在设计变电站综合自动化保护装置的时候, 可以采用开放式软硬件处理系统和多个CPU共同运行的方式进行, 根据煤矿供电设备保护规定, 要求其具有电压、电度、电流、功率等常规电力参数的检测功能, 能够对标准的接口与设备的运行情况进行准确的掌握, 从而实现自动化的供电设备保护。

4.3 加强对供电安全的管理

管理人员要提升对供电设备安全性的重视程度, 从而在生产、运输等整个生产线上进行全方面的管理。在进行供电保护的时候, 要严格地按照煤矿生产要求进行, 明确各个管理环节的负责人, 各项与电力相关的操作需要进行审核, 确定安全后进行操作。一旦发生漏电等安全事故, 要立即停止设备供电, 启动设备应急处理办法, 尽可能地保证员工的生命安全。规范员工的日常操作, 在进行供电设备操作的时候, 要配有完整的绝缘装备, 从而保证工作人员的安全。及时地发现供电设备电气保护中存在的问题, 及时地进行处理, 杜绝安全隐患的出现。只有管理者认识到供电保护的重要性, 才能够主动运用电气技术进行供电保护, 从而保证煤矿生产的顺利和安全。

5 结语

本文所述矿井供电设备的安全防护及电气保护策略在塔山煤矿的成功实施, 帮助煤矿企业解决了部分电气安全隐患, 使煤矿单位避免因此承担经济损失, 充分验证了矿井安全防护系统的适用性和实效性。

煤矿企业的生产中, 供电设备的安全运行状态直接决定了煤矿企业的生产顺利和工作人员的人身安全, 这就要求煤矿企业要不断地改进供电设备的电气保护技术, 在原有的保护基础上实现智能化、自动化的保护。技术人员要创新保护观念, 积极地引用先进的保护技术和设备, 定期深入地面、井下绞车房、主、风井等区域, 扎实做好对胶带机、提升机、水泵、压风、通风、供电等设备设施的检修和日常维护, 并对各个场所的消防设施、供电设备等进行重点检查, 从根本上保护电气设备的安全运行, 从而为煤矿企业的稳定发展奠定基础。

摘要：煤炭资源是国家发展所依赖的重要资源, 随着国民经济的不断发展, 对煤矿企业的开采也提出了高要求, 煤矿企业的发展成为了国家资源发展的重要前提。供电设备在煤矿生产中占据了非常重要的位置, 其为煤矿开采提供了工具和动力。但是, 由于供电作业的危险性, 安全事故就成为了影响煤矿企业发展的首要问题, 加强供电设备安全管理迫在眉睫。科技的发展将供电设备保护和电气保护技术应用在煤矿供电设备安全保护中, 为煤矿发展奠定了安全性的基础, 本文对此进行了分析和探讨。

关键词：煤矿供电设备,安全防护,电气保护技术

参考文献

[1]李晨明.对煤矿供电设备的安全防护与电气保护技术研究[J].科技与企业, 2013 (12) .

[2]刘海清.煤矿电气设备与供电系统的保护应用[J].科技创新与应用, 2014 (29) .

[3]黄雯.分析煤矿供电设备的电气保护技术[J].电子世界, 2014 (16) .

[4]殷木胜.分析煤矿供电设备的电气保护技术[J].民营科技, 2015 (04) .

[5]毛安华.煤矿供电设备中的电气保护[J].中外企业家, 2013 (17) .

[6]刘夺梅.煤矿电气设备与供电系统的保护应用[J].科技致富向导, 2013 (24) .

煤矿供电线路保护技术探析 篇8

为了更好了解煤矿供电线路的实际情况, 本文从煤矿井下供电线路的特点出发, 通过具体的仿真线路分析, 探讨了煤矿供电线路的保护技术, 希望能够促使煤矿井下作业安全运营。

1 煤矿井下供电线路特点

目前, 10 k V和6 k V的供电系统是国内煤矿供电系统最常用的, 其中性点大部都选择非直接接地的方式, 为中性点经消弧圈接地系统或者是中性点不接地系统, 这两类系统都是因为单项接地故障的发生, 导致无法形成小阻抗的电流回路, 所以也可以称之为小电流接地系统[1]。

由于煤矿电力系统本身的特点, 所以与大电流接地系统以及一般的小电流接地系统之间存在差异:

第一, 在煤矿配电网电网故障发生的前后, 其基频的分量不会出现很大变化, 并且大多数都属于间歇性的瞬间故障, 暂态分量要大于稳态故障几倍, 甚至更多, 而暂态波形的畸变更为严重。第二, 煤矿矿井的配电网处于供电网的末端, 属于单侧的电源系统, 只能通过单端获取供测距使用的信息。第三, 由于电网本身的供电面积偏小, 且分支线路短又少, 所以, 对于故障测距精度的要求偏高, 否则就不具备任何的意义。

2 煤矿供电线路保护技术———仿真电路的建立

2.1 建立矿用供电线路仿真线路

按照电缆仿真模型, 对于矿用供电线路的配电网, 我们可以利用ATP-EMTP仿真软件进行简单的仿真与模拟。在模拟变电站10 k V母线时, 可以在ATPDraw中选择三相对称电源元件 (内阻为零) , 对于电力电缆, 则选择Bergeron模型。对于单相接地故障, 可以选择时控开关元件进行模拟, 之后再利用分叉元件, 将故障A相点引出之后, 再接上一个接地支路 (由一个时控开关元件和纯电阻或者是阻抗组成) 。在故障未出现时, 可以打开时控开关元件, 这就表示电力电缆处于正常的工作状态, 如果出现单相接地故障, 可以通过接地过渡电阻阻值以及开关状态的改变, 对不同阻值时候与时刻的故障特征加以模拟。通过电力电缆长度的调节, 也可以将故障发生不同位置的故障特征模拟出来, 具体如图1所示。

2.2 实验设计

1) 在离测试点不同的位置发生故障, 系统当中存在不一样的暂态行波。故障点距离10 k V母线越远, 其故障电流值就越小, 反之, 越近, 其故障电流越大。通过两个参数完全相同的电缆长度的设置, 可以通过故障点离测试点不同距离来加以模拟。

2) 由于故障发生在不同的时刻, 其系统的暂态行波也会有所差异。当故障的相电压达到最大时出现故障, 那么故障的相角为90°, 这时所产生的故障暂态行波最大, 且很容易捕捉到故障信息;如果在故障相电压过零点时出现故障, 在故障相角为0°时, 就会瞬间降低故障相的电压, 在非故障相电压升高后, 其故障电流较小, 这时很难捕捉故障信息。本文对于不同时刻的故障设置主要是在开关处于不同时刻的断开与闭合来进行的[2]。

3) 在配电网中, 实际发生的单相基地故障一般都会有过渡电阻的存在, 故障点的电压不为零, 在故障点有残留电压的存在, 并且, 随着过渡电阻的逐渐增大, 其残留电压也会随之增大。当电阻过大时, 残留的电压会逐渐地接近正常电压, 而随着过渡电阻增大, 其冲击电流会逐渐减小。过渡电阻越大, 其冲击电流反而越小。随着过渡电阻逐渐增大, 其冲击电流会逐渐减小, 这会使得原本故障信息变得更加微弱。所以, 对于不同故障电阻值的模拟, 需要在连接时, 设置时控开关的电阻阻值大小来进行。

4) 通过不同时控开关通断的设置, 可以做好三相低阻接地以及两相低阻接地的模拟, 这样才能实现不同阻抗值的设置, 从而模拟不同阻抗的三相或者是两相的接地故障状态。

3 结语

考虑到煤矿供电线路本身的特点与复杂性, 以及目前人们对于供电线路的故障诊断还没有引起足够的重视, 煤矿矿井的安全问题一直都是探讨的焦点, 直接影响到我国经济的发展。所以, 本文在分析矿用供电线路特点时, 借助ATP-EMTP仿真软件进行了简单的仿真与模拟, 希望能够对今后煤矿供电线路的保护技术有所帮助, 为煤矿供电线路的安全奠定基础条件。

摘要：由于煤矿井下工作环境和生产条件过于恶劣, 再加上井下作业情况相对复杂, 所以使用的电力电缆很容易出现故障, 引发生产安全事故。在煤矿日常的作业中, 及时地找出故障, 做好供电线路的保护, 是至关重要的一点。

关键词：煤矿,供电线路,保护

参考文献

[1]张腾.矿井电网安全监控网络化系统研究[D].青岛:青岛科技大学, 2012.

煤矿智能供电系统操控技术研究 篇9

变电站安全操作一直受到重视, 为了保护电网与设备、人员的安全, 我国已将变电站电气操作、防误管理与设计等方面制定了各项规程[1]。随着我国数字化智能化变电站的不断建设, 变电站向着无人值守的变电站方向发展, 但在进行倒闸操作时, 仍然需要派人到现场实施操作, 浪费人力与时间, 且人员的误操作会威胁电网安全, 可能造成大面积停电、电气设备毁坏, 甚至造成人身伤亡的重大灾难事故[2]。且目前煤矿操作控制系统中微机五防、顺序控制等功能分散独立, 配置复杂繁琐。因此有必要对煤矿智能供电系统操控技术进行深入研究, 本文根据淮北矿业公司祁南矿区的实际情况, 构建了实用的智能操控系统方案。

1 系统结构

祁南矿区域煤矿智能供电系统按照国家电网公司《智能变电站技术导则》由站控层、间隔层和过程层三层, 站控层-间隔层的环网和间隔层-过程层的星型网络两级网络构成, 如图1所示。从功能上说, 该煤矿智能供电系统由区域集中控制中心及多个地面和井下智能变电站组成。

在该区域集控式智能供电系统中各智能变电站均包括间隔层和过程层, 能够不依赖于集控中心独立完成采集、测量、控制和保护功能。地面智能变电站间隔层有保护测控装置、电能监测分站、电度计量等装置;井下智能变电站间隔层配置集成保护测控装置完成保护、测量、控制及电能质量监测等功能。

区域集控中心是各个智能变电站的站控层, 收集各个子站的状态信息与部分采样信息, 监测整个广域电网的运行状况, 保证大电网的安全可靠运行。

区域集控中心采用光纤环网与各个智能变电站通信, 采用GPS+1588对时系统, 保证整个系统的同步。各个智能变电站内的信息, 通过合并单元和智能终端上送至间隔层保护测控装置、电能质量监测装置。各智能变电站间隔层设备在完成相应功能的同时, 通过光纤环网上的交换机设备将相关信息上送至光纤网络, 各个智能变电站和区域集控中心都可以从网络上获取自己需要的信息, 并与智能变电站中IED通信, 使其执行相应的保护与控制命令。

这种煤矿智能供电系统符合我国智能变电站建设的相关规范, 并为智能操控系统中图形监控、防误闭锁、顺序控制、开票模拟等功能的融合提供了便利。

2 实现的功能

2.1 图形监控功能

图形监控的主要任务是以图形画面的方式对煤矿供电系统的供电网络拓扑与各种开关状态信息进行直观的表达与显示, 并以图形为媒介进行防误闭锁、顺序控制、开票模拟等各种操作行为。

1) 图形界面设计原则

人机交互界面应能很好地实现与用户的交流, 也就是说, 在用户操作时, 能在适当的时候给出操作提示和帮助。

2) 系统界面主要分为以下几类:

(1) 登录界面

用户登录时, 该用户需提供用户角色、名称、口令等内容, 验证完用户身份后, 才允许登陆系统, 并赋予相应的权限。

(2) 主界面

用户登录系统后, 进入系统的主界面, 用户根据需求, 点击界面中需要的模块, 进行相应的操作任务。主界面即为组织联系各个模块的操作界面。

(3) 模块操作界面

模块操作界面是智能操控系统中各功能模块数据输入输出与处理界面, 并且通过主界面均可进入各模块操作界面。如进行顺序控制、开票模拟等功能的实现。

2.2 防误闭锁功能

防误闭锁的主要功能是防止误操作和对开关设备进行相应的闭锁。

导致误操作的原因主要三点, 分别是运行值班员、检修人员及其他人员的误操作。运行人员的误操作主要包括误拉、误合隔离开关和断路器、误入间隔等;检修人员的误操作主要包括检修、试验过程误碰运行间隔。其中五防是指[3]:

(1) 防止带负荷拉、合刀闸;

(2) 防止误分、误合断路器、负荷开关、接触器;

(3) 防止接地刀闸处于闭合位置时关合断路器、负荷开关;

(4) 防止在带电时误合接地开关;

(5) 防止误入带电间隔。

在煤矿供电系统中要进行强制闭锁的一次设备主要有断路器、隔离开关、自动刀闸、接地刀闸、网门等, 防误操作闭锁主要是通过获知与要操作的断路器、刀闸等相关设备的状态来判断将进行的操作是否违反“五防”, 若违反, 则要闭锁将要操作的开关设备。

2.3 顺序控制功能

顺序控制的主要任务是通过智能操控系统预先设定好的程序对煤矿中供电系统的设备进行系列化操作[4]。

根据IEC61850标准, 所有智能电子设备节点模型中的任意信息点都有其独一无二的引用名, 可方便高效地进行装置间信息的交互。因为通过引用名就可准确快速地定位具体的装置与其中的逻辑节点, 进而获得该断开关的标准操作控制接口和目前的状态信息。同时采用IEC61850中定义的GOOSE通信, 应用以太网可以代替传统的屏间硬接点, 减少了二次接线, 并可进行灵活配置, 这为也为煤矿供电系统实现智能操控提供了便利条件。

煤矿供电系统中的电气设备具有运行、热备用、冷备用和检修四种状态, 为实现顺序操作, 煤矿供电系统的配置要求要达到以下几点:参与顺序操作的一次设备需要实现电动化操作, 并具有较高的可靠性;参与顺序操作的各二次设备要求稳定、可靠, 并具备一定的容错措施。

2.4 开票模拟功能

利用专家系统来实现操作票内容的自动生成, 从系统的模块性来讲, 大致可以包括数据库、知识库、推理机等几大部分[5]。通过创建知识库数据区, 利用推理机, 采用一定的推理策略进行知识库的解空间的搜索, 自动完成操作票内容的生成。

本系统已事先将煤矿电力运行系统中所有开关、刀闸等设备的正确操作方式、不同运行方式下的运行操作规程等保存在服务器中, 当进行模拟操作时, 系统根据各开关等设备的运行状态检验模拟的操作步骤是否符合五防规则, 能有效地防止操作票中误操作项的出现, 保证操作票的正确。

3 图票防误顺控一体化技术

图票防误顺控一体化是指在图形化的界面下, 实现开具操作票, 并对操作票进行模拟操作, 来仿真真实的操作, 验证是否满足防误闭锁的要求, 之后进行一键式操作, 完成顺序控制的任务。

图票防误顺控的实现流程如图3所示。

(1) 根据调度预发操作命令, 运行人员通过操控系统生成操作票。

(2) 操作人和监护人根据生成的操作票, 在操控系统后台进行仿真模拟操作预演, 模拟预演可采用单步和全部步骤预演两种模式, 单步预演指每点一次按钮, 模拟一步, 并在后台进行防误的验证, 一步步的执行下去, 而全部预演是指按操作票顺序执行, 并进行防误闭锁验证, 当不符合防误闭锁要求, 就会暂停仿真模拟, 并提示错误的步骤。

(3) 预演成功后, 运行人员与监护人员均需输入口令才能开放并启动顺序控制操作的进程。

(4) 系统自动根据已生成的符合五防规则的操作票, 逐步进行执行, 若存在操作步骤设有人工干预, 则在运行人员确认后, 才能执行下一步操作。

(5) 顺序控制操作任务全部执行完后, 操作人员点击“结束”键来完成操作。

顺序控制过程中发生设备异常或故障时, 如闸刀拒分合或目标设备状态检查不合要求等, 系统立即中断顺序控制, 并给出提示, 由运行人员确认是否需要继续顺序控制操作。

若异常情况较严重, 则运行人员终止顺序控制进程;若异常情况可在短时间内得到处理, 则先暂停顺序控制, 待异常处理毕后再恢复顺序控制。

4 结语

本文对煤矿智能供电系统中的操控技术进行了深入研究, 构建了智能操控系统方案, 实现了图形监控、防误闭锁、顺序控制、开票模拟等功能的融合, 大大提高了变电站操作效率, 减少了人为误操作, 提高了变电站的安全运行水平, 并成功应用于淮北矿业 (集团) 有限责任公司祁南煤矿。

参考文献

[1]刘艳敏, 吴雪峰, 王建军, 张建方.一键式顺序控制技术探讨[J].电工技术, 2013, 04:58-60.

[2]周邺飞, 梁锋, 许祖锋.基于三态拓扑计算的变电站防误操作研究[J].电力系统保护与控制, 2011, 18:145-149.

[3]林益波.在线式五防系统在110kV安铺变电站的应用[J].中国新技术新产品, 2012, 02:135.

[4]樊陈, 倪益民, 窦仁晖, 赵东坡, 赵安国, 黄国方.智能变电站顺序控制功能模块化设计[J].电力系统自动化, 2012, 17:67-71.