劉明東

（山西焦煤西山煤電集團(tuán) 安全培訓(xùn)中心，山西 太原 030053）

1 井下分壓供電可行性分析

采用帶分抽頭隔離變壓器方式對(duì)電網(wǎng)分區(qū)時(shí)，當(dāng)供電線路過(guò)長(zhǎng)時(shí)，隔離變壓器可對(duì)供電線路的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，可對(duì)電網(wǎng)中的諧波起到隔離作用，大大提高煤礦電網(wǎng)的電能質(zhì)量。本文針對(duì)影響供電系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的因素進(jìn)行全面分析研究后，研發(fā)了煤礦分區(qū)獨(dú)立供電技術(shù)，解決了煤礦井下供電的主要問(wèn)題。研究項(xiàng)目包括主要?jiǎng)?chuàng)新技術(shù)三項(xiàng)。

1）分區(qū)供電的可行性研究。煤礦井下用電設(shè)備的增多及電纜線路的無(wú)規(guī)劃延伸，使得井下供電系統(tǒng)過(guò)于薄弱，供電可靠性低；常規(guī)供電改造雖能改善供電現(xiàn)狀，但實(shí)施周期長(zhǎng)，項(xiàng)目影響面大。因此，研究引入直覺(jué)模糊算法與PSASP仿真技術(shù)，針對(duì)常規(guī)技術(shù)改造和分區(qū)供電方案，從安全性、經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性、協(xié)調(diào)性進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證了分區(qū)供電技術(shù)的優(yōu)越性。

2）隔離變壓器提高接地選線準(zhǔn)確性?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，很多煤礦的漏電保護(hù)裝置不能滿足其供電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式的需要，應(yīng)該對(duì)其改造。通過(guò)隔離變壓器使整個(gè)煤礦電網(wǎng)地面和井下電網(wǎng)獨(dú)立開(kāi)來(lái)，并結(jié)合煤礦的實(shí)際情況，可以很好解決漏電保護(hù)選擇性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù)故障的快速識(shí)別與處理。其本質(zhì)是：將煤礦供電系統(tǒng)地面和井下分別獨(dú)立的部分，改變?cè)瓉?lái)統(tǒng)一的中性點(diǎn)接地方式，使地面和井下的中性點(diǎn)接地方式發(fā)生改變，以滿足井下漏電保護(hù)功能的需要，從而改善整個(gè)煤礦供電系統(tǒng)的可靠性。

3）基于零序回路的電容電流技術(shù)。變壓器和架空線(電纜)是配電網(wǎng)零序網(wǎng)絡(luò)中的主要元件。變壓器的零序等值電路與外電路的聯(lián)接，取決于零序電流的流通路徑；因而與變壓器三相繞組連接形式及中性點(diǎn)是否接地有關(guān)。架空線的零序電抗與平行線的回路數(shù)以及有無(wú)架空地線和地線的導(dǎo)電性能有關(guān)。采用分區(qū)供電后，改變?cè)? kV中性點(diǎn)不接地配電網(wǎng)絡(luò)的零序網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將整個(gè)零序網(wǎng)絡(luò)分層分區(qū)，達(dá)到治理電容電流的目的。

2 工程實(shí)施

1）數(shù)據(jù)收集：a.收集馬蘭礦供電系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)和發(fā)生接地故障的歷史數(shù)據(jù)，制定電容電流治理方案。b.測(cè)量馬蘭礦110 kV變電站6 kV線路的電容電流，初步了解電容電流分布情況。c.對(duì)測(cè)量的電容電流進(jìn)行整理分析，研究馬蘭礦分區(qū)供電的可行性進(jìn)行。

2）治理方案：a.確定分區(qū)供電電容電流治理方案，并對(duì)需要研究的內(nèi)容進(jìn)行交流探討。b.對(duì)隔離變壓器選型、安裝、保護(hù)等問(wèn)題給出建議，并對(duì)所需隔離變壓器參數(shù)、保護(hù)配置等進(jìn)行深入的技術(shù)性研究，給出具體技術(shù)方案。

3）運(yùn)行分析：a.測(cè)量分區(qū)治理后的電容電流，包括地面6 kV系統(tǒng)和井下中央變電所。對(duì)比治理前后的電容電流分布情況，說(shuō)明其有效性和可推廣性。b.隔離變壓器試運(yùn)行階段，做好運(yùn)行記錄。c.對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的創(chuàng)新性技術(shù)進(jìn)行研究，包括：分區(qū)供電可行性研究；隔離變壓器提高接地選線準(zhǔn)確性研究；基于零序回路的電容電流技術(shù)研究。

3 應(yīng)用情況

2011年7月西山馬蘭煤礦6 kV電網(wǎng)隔離變壓器投入運(yùn)行，電容電流治理效果明顯，整個(gè)電網(wǎng)的4個(gè)區(qū)域的電容電流都小于20 A，符合國(guó)家規(guī)定。更重要的是：提高了單相接地保護(hù)的可靠性、靈敏性、選擇性，地面接地不影響井下供電系統(tǒng)，反之亦然；減小了單相接地故障的影響面，縮短了故障處理的時(shí)間，避免了漏電事故擴(kuò)大化，提高了供電可靠性。

1）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)。隔離變壓器投運(yùn)前的數(shù)據(jù)，如表1、表2所示。隔離變壓器投運(yùn)后的數(shù)據(jù)，如表3-表6所示。對(duì)比隔離變壓器投運(yùn)前后電容電流可知：隔離變壓器分區(qū)后，電容電流得到有效治理，各區(qū)域的電容電流符合國(guó)家煤礦安全規(guī)定。

表1 電網(wǎng)參數(shù)

表2 電容電流測(cè)試結(jié)果

表3 地面110 kV變電站電網(wǎng)參數(shù)表

表4 地面110 kV變電站測(cè)試結(jié)果表

表5 井下中央變電所電網(wǎng)參數(shù)表

表6 井下中央變電所測(cè)試結(jié)果表

2）應(yīng)用效果分析。采用分區(qū)供電方式治理煤礦電網(wǎng)單相接地電容電流，避免了消弧線圈對(duì)井下選擇性接地（漏電）保護(hù)裝置的影響。隔離變壓器替代限流電抗器，使供電系統(tǒng)運(yùn)行方式能有更大的靈活性，能夠減少漏電故障的影響面，縮短漏電故障處理的時(shí)間，提高供電系統(tǒng)的安全可靠性。馬蘭礦主要體現(xiàn)為：a.隔離變壓器分區(qū)改造，解決了煤礦電網(wǎng)短路電流和電容電流超標(biāo)的問(wèn)題。b.提高井下選擇性接地（漏電）保護(hù)裝置的動(dòng)作可靠性、靈敏性、選擇性。c.采用帶分抽頭隔離變壓器方式對(duì)電網(wǎng)分區(qū)時(shí)，當(dāng)供電線路過(guò)長(zhǎng)時(shí)，隔離變壓器可對(duì)供電線路的電壓調(diào)節(jié)，可對(duì)電網(wǎng)中的諧波起到隔離作用，大大提高煤礦電網(wǎng)的電能質(zhì)量。d.地面接地不影響井下供電系統(tǒng)，反之亦然；減小了單相接地故障的影響面，提高了供電可靠性。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)對(duì)馬蘭礦隔離變壓器分區(qū)改造前后電容電流的測(cè)量對(duì)比，證實(shí)了分區(qū)改造對(duì)供電系統(tǒng)電容電流治理的有效性和實(shí)用性，具有很好推廣價(jià)值。分區(qū)供電是可使每個(gè)分區(qū)的電容電流處于允許值以下，既解決了煤礦電網(wǎng)電容電流過(guò)大的問(wèn)題，又提高了選擇性接地（漏電）保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性、靈敏性、準(zhǔn)確性，保證了煤礦供電的安全可靠性。采用帶分抽頭隔離變壓器方式分區(qū)時(shí)，當(dāng)供電線路過(guò)長(zhǎng)時(shí)，隔離變壓器可對(duì)供電線路的電壓調(diào)節(jié)，可對(duì)電網(wǎng)中的諧波起到隔離作用，大大提高煤礦電網(wǎng)的電能質(zhì)量。

[1]唐翔,王崇林.煤礦井下電網(wǎng)中性點(diǎn)接地電阻的研究[J].高壓電技術(shù)，2006(3)：90-92.

[2]唐翔,王崇林,劉建華.3.3kV供電系統(tǒng)方案研究[J].山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2006(1):13-16.

[3]宗劍,李蒄一,李嘵波，等.配電網(wǎng)單相接地和斷線故障選線定位方法[J].工礦自動(dòng)化，2006(4):35-37.