石愛(ài)軍+郝為恒+張亞琳

摘要：針對(duì)煤礦供電電網(wǎng)波動(dòng)，突然短路等事故，多級(jí)開(kāi)關(guān)同時(shí)跳閘，造成煤礦井下大面積停電，威脅礦井安全，為避免大面積停電事故的發(fā)生，對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量進(jìn)行測(cè)試，采用就地?zé)o功自動(dòng)補(bǔ)償和集中無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償相結(jié)合的方法，以及從失壓延時(shí)保護(hù)和高壓選擇性漏電保護(hù)方面進(jìn)行了更新，縮小停電范圍，達(dá)到供電安全可靠。

關(guān)鍵詞：礦井電網(wǎng) 電容補(bǔ)償 延時(shí)保護(hù) 安全 運(yùn)行

1 礦井電網(wǎng)運(yùn)行現(xiàn)狀

1.1 礦井電網(wǎng)波動(dòng)情況 陶二煤礦高壓供電系統(tǒng)中，從地面六千伏配電廳到井下中央變電所以及各采區(qū)變電所之間，多采用縱向、短距離垂直供電模式。由于供電線路距離較短，容易造成某一處供電線路的突然短路或單相時(shí)電流或零序電流急劇升高，線路多級(jí)開(kāi)關(guān)同時(shí)檢測(cè)到電流信息，加之饋出線保護(hù)延時(shí)定值較小，井下多級(jí)開(kāi)關(guān)跳閘先后順序無(wú)法通過(guò)延時(shí)整定來(lái)完成，結(jié)果一處短路，造成多級(jí)開(kāi)關(guān)同時(shí)跳閘，進(jìn)而引發(fā)煤礦井下大面積停電。礦井供電6kV網(wǎng)絡(luò)在受到強(qiáng)雷雨天氣或局部的單相接地、短路都易引起電網(wǎng)的電壓波動(dòng)，造成陶二煤礦井上、井下大范圍跳閘。電網(wǎng)波動(dòng)單相接地電容電流過(guò)大，使接地點(diǎn)熱效應(yīng)增大，對(duì)電纜等設(shè)備造成熱破壞。井下電纜線路受外界環(huán)境條件影響小，瞬時(shí)接地故障很少，接地故障一般是永久性故障。當(dāng)電纜線路發(fā)生接地故障時(shí)，接地電弧為封閉性電弧，電弧不易自行熄滅，如不及時(shí)跳閘，很容易造成相間短路，擴(kuò)大事故；另外在消弧線圈接地系統(tǒng)中，查找故障點(diǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，電纜長(zhǎng)時(shí)間承受工頻或暫態(tài)過(guò)電壓作用，易發(fā)展成相間短路，造成一線或多線跳閘，所以有必要對(duì)電網(wǎng)單相接地電容電流的檢測(cè)和治理。

1.2 電網(wǎng)運(yùn)行現(xiàn)狀分析 煤礦電網(wǎng)安全評(píng)價(jià)是對(duì)煤礦高壓電網(wǎng)供電系統(tǒng)的特點(diǎn)，通過(guò)測(cè)試、分析等手段對(duì)煤礦高壓供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析研究。測(cè)試內(nèi)容包括電能質(zhì)量測(cè)試和中性點(diǎn)接地參數(shù)測(cè)試。電能質(zhì)量測(cè)試的測(cè)點(diǎn)位置是110kV變電站主變壓器低壓側(cè)出線、地面變電所和配電室中進(jìn)線和負(fù)荷較大的支路。測(cè)試儀器采用HIOKI3196電能質(zhì)量測(cè)試儀器。中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)絕緣參數(shù)測(cè)量模型參見(jiàn)圖一。

1.2.1 電壓偏差。電壓偏差概念：指供配電系統(tǒng)改變運(yùn)行方式和負(fù)荷緩慢地變化使供配電系統(tǒng)各點(diǎn)的電壓也隨之變化，各點(diǎn)的實(shí)際電壓與系統(tǒng)的額定電壓之差稱為電壓偏差。各測(cè)試點(diǎn)的電壓偏差超標(biāo)，具體數(shù)據(jù)如下：645#入井線路三相電壓上、下偏差均大。電壓偏差問(wèn)題屬于基波無(wú)功的范疇，主要與電能傳輸?shù)膶?dǎo)線線徑、供電距離、潮流分布、調(diào)壓手段、無(wú)功補(bǔ)償方式及其容量、負(fù)荷用電特性等因素有關(guān)。電壓偏差產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)是電流流經(jīng)傳輸網(wǎng)在其內(nèi)阻抗上產(chǎn)生的壓降所致。系統(tǒng)無(wú)功功率不平衡是引起系統(tǒng)電壓偏離標(biāo)稱值的根本原因。

1.2.2 諧波電壓。各測(cè)試點(diǎn)電壓諧波總畸變率、各次電壓諧波含量均符合國(guó)標(biāo)要求；諧波電流：測(cè)試的線路中，線路電流諧波含量均符合國(guó)標(biāo)要求；三相電壓允許不平衡度：各測(cè)試點(diǎn)的三相電壓允許不平衡度均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的限值，不存在超標(biāo)情況；電壓閃變：所測(cè)試的線路中，分短時(shí)間閃變值（15min）和長(zhǎng)時(shí)間閃變值（2h），大部分線路的三相電壓閃變值（包括短時(shí)間閃變值和長(zhǎng)時(shí)間閃變值）超出國(guó)標(biāo)。突然的電壓變化導(dǎo)致電氣保護(hù)裝置停頓或誤動(dòng)；變頻調(diào)速器停頓，電動(dòng)機(jī)、電梯暫停，破壞生產(chǎn)；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)線路，反復(fù)出現(xiàn)電壓驟升的情形。這些反復(fù)出現(xiàn)的電壓驟升降可能導(dǎo)致硬件損壞、死機(jī)、異常；導(dǎo)致設(shè)備損壞甚至系統(tǒng)癱瘓。

2 電網(wǎng)運(yùn)行安全措施

2.1 采用就地?zé)o功自動(dòng)補(bǔ)償和集中無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償相結(jié)合的方法，補(bǔ)償無(wú)功沖擊電流和諧波電流。

2.2 添加電能質(zhì)量治理儀，改善電能質(zhì)量，保證支路電壓偏差和礦井電壓波動(dòng)符合要求，保證電源電壓穩(wěn)定，提高供電質(zhì)量，最大程度的避免引起大范圍停電情況發(fā)生。

2.3 針對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)的大范圍跳閘進(jìn)行重點(diǎn)分析，對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)的電壓波動(dòng)造成供電質(zhì)量下降，影響供電可靠性的補(bǔ)救措施，主要從失壓延時(shí)保護(hù)和高壓選擇性漏電保護(hù)方面進(jìn)行了更新。

2.4 在6kV或110kV線路發(fā)生暫時(shí)性短路故障時(shí)，能夠在1s內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)正常，由于110kV線路裝有自動(dòng)重合閘，發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置先動(dòng)作于跳閘，再經(jīng)1-2s延時(shí)自動(dòng)重合線路開(kāi)關(guān)，使系統(tǒng)恢復(fù)正常供電，系統(tǒng)電壓也會(huì)在1-2s內(nèi)恢復(fù)正常。

2.5 目前高爆開(kāi)關(guān)欠電壓保護(hù)都是瞬動(dòng)的，一般在電壓85%UN時(shí)可靠吸合，當(dāng)電壓在35%UN時(shí)則瞬時(shí)釋放，由此引起的系統(tǒng)電壓波動(dòng)使高壓開(kāi)關(guān)欠壓釋放造成井下大面積停電。更換保護(hù)器，增加失壓延時(shí)可調(diào)脫扣功能，以躲過(guò)地面自動(dòng)重合閘和電網(wǎng)電壓波動(dòng)所需要的時(shí)間，提高系統(tǒng)電壓波動(dòng)和發(fā)生暫時(shí)性短路故障時(shí)供電系統(tǒng)的可靠性。

2.6 安裝高壓選擇性漏電保護(hù)，根據(jù)零序電壓、零序電流和零序功率方向來(lái)判別接地狀況，根據(jù)定值實(shí)現(xiàn)選擇性漏電保護(hù)。

2.7 采取零序功率方向保護(hù)，通過(guò)測(cè)定的單相接地電容電流確定消弧線圈在接地時(shí)是否投用，并推理計(jì)算礦井的零序電流與零序電壓的功率角確定漏電保護(hù)的工作狀態(tài)，即先確定是投零序有功還是零序無(wú)功。然后對(duì)零序電壓和零序電流進(jìn)行整定。當(dāng)發(fā)生漏電時(shí)，保護(hù)根據(jù)定值實(shí)現(xiàn)選擇性跳閘。

3 技術(shù)關(guān)鍵及創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)儀器進(jìn)行全電網(wǎng)的電能質(zhì)量測(cè)試，測(cè)試項(xiàng)目齊全、相互數(shù)據(jù)聯(lián)系緊密、數(shù)據(jù)概率性強(qiáng)，利用電參數(shù)分析儀及科學(xué)計(jì)算得出結(jié)論，準(zhǔn)確客觀地反映了該礦供電系統(tǒng)電能質(zhì)量存在的問(wèn)題，并做出了綜合技術(shù)測(cè)試報(bào)告。

3.2 單相接地電容電流的單相電阻接地的間接測(cè)量方法，簡(jiǎn)單、易實(shí)施、測(cè)試過(guò)程安全、測(cè)量精度高、測(cè)試時(shí)間短、應(yīng)用范圍廣。

3.3 根據(jù)綜合測(cè)試報(bào)告對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，提出了整改方案的后續(xù)配套產(chǎn)品的研發(fā)與更換，提出了采用就地?zé)o功自動(dòng)補(bǔ)償和集中無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償相結(jié)合的方法，以保證入井支路電壓偏差和礦井電壓波動(dòng)符合要求，以保證電源電壓穩(wěn)定，提高供電質(zhì)量。

3.4 針對(duì)當(dāng)前供電系統(tǒng)電能質(zhì)量狀況，未進(jìn)行有效無(wú)功補(bǔ)償情況下，實(shí)施了最優(yōu)替代方案，重新更換了綜合保護(hù)器，利用失壓延時(shí)和零序功率型選擇性漏電保護(hù)等綜合保護(hù)措施，達(dá)到縮小停電范圍的目的。endprint