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淺析鋪龍灣煤礦供電安全改造的研究

文檔作者：石國棟文檔來源：太原理工大學		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月05日
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科技論壇
1 概述
鋪龍灣煤業(yè)年產(chǎn)能120 萬噸/ 年，礦井建設(shè)35KV 站一座，采用
單母線分段接線方式，雙回路電源來自上級110KV 變電站，站內(nèi)安
裝兩臺SZZ11-10000/35 變壓器，一臺運行，一臺帶電熱備用。下級
配電由地面10KV 變電所、主通風機配電、大型絞車配電、井下配
電、洗煤廠配電構(gòu)成，且全部為雙回路，電源分別來自10KV 側(cè)I 段、
II 段。
運行以來，由于地面變電站與井下變電所斷路器反應(yīng)時間存在
差異，井下高壓真空開關(guān)跳閘往往滯后很多，多次因井下低壓系統(tǒng)
漏電、短路，加上采取變電所、中央變電所高壓開關(guān)速斷保護拒動引
起35KV 站停電，造成大面積停電事故。此外，地面系統(tǒng)接地導(dǎo)致井
下中央變電所高開誤動。為解決上述問題，本文對鋪龍灣煤礦的供
電系統(tǒng)提出了改造方案。
2 實驗方案的制定
2.1 由35KV 站、井下中央變電所、采區(qū)變電所、采掘配電點獲
取三相異步電動機實際運行參數(shù)，如電壓、電流；統(tǒng)計歷次短路、漏
電跳閘事故原因和跳閘參數(shù)，實際與理論相結(jié)合，重新進行定值計
算，得出可靠的保護定值。
2.2 分析主通風機控制回路電源及保護特點，利用現(xiàn)有成熟
UPS 電源以及自動切換裝置改造配電柜，從而在系統(tǒng)因非永久性故
障引起的電壓瞬時波動不會影響主通風機安全可靠運行。
2.3 從現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)以及歷次跳閘事故分析，考慮中央變電所
高壓開關(guān)真空斷路器和35KV 配電柜斷路器動作時間配合，得出中
央變電所高壓開關(guān)需延時時間，研究高壓開關(guān)綜合保護單元電氣原
理，利用增加電容器來實現(xiàn)延時功能。
2.4 低壓串補的工作原理主要是在線路中接入電容器，與線路
的電感進行補償，從而減小線路的電氣距離，在高壓系統(tǒng)中，主要是
為了解決長距離輸電中提高線路的送電穩(wěn)定極限和送電容量。在煤
礦供電系統(tǒng)中的低壓系統(tǒng)中，為了減小供電線路的電壓降可以用添
加串補電容器的方法來補償。
3 安全改造方案
針對鋪龍灣煤礦供電系統(tǒng)存在的缺陷，以實際運行為基礎(chǔ)，從
繼電保護優(yōu)化配置、主通風機控制回路改造、高壓開關(guān)保護單元改
造、長距離送電等四個方面解決供電安全問題。
3.1 繼電保護整定的方案
a.從井下變電所、配電點到井上地面變電所，在滿足繼電保護整
定原則的前提下，針對煤礦電網(wǎng)與其它電力行業(yè)電網(wǎng)的區(qū)別，根據(jù)
現(xiàn)場情況設(shè)定繼電保護并將其整定電流值優(yōu)化，以實現(xiàn)原來沒法實
現(xiàn)的縱向性選擇，達到適合現(xiàn)場的最佳保護設(shè)置及整定的方法。
b.地面向井下供電的下井線路調(diào)整各級保護時限，避免越級跳
閘造成大面積停電事故
c. 重新討論35KV 變電所反時限過電流保護的整定配置原則，
當采區(qū)線路發(fā)生故障時，保護具有選擇性。
3.2 主通風機控制回路改造
高壓配電柜“欠壓釋放保護”的瞬動性配置，對于系統(tǒng)瞬時失壓
或欠壓往往會造成不必要的跳閘斷電，影響通風機的正常運行；采
取延時性配置以躲過系統(tǒng)瞬時失壓或欠壓，保證通風機在失壓或欠
壓狀態(tài)下的不間斷運行。
原通風機交流控制系統(tǒng)I II 段電源（AC220V） 分別取自
10KV1#、2# 進線柜的線路PT 二次側(cè)（AC220V），且I II 段電源并
解列采用了兩個微型中間繼電器進行切換，當通風機的10KV 設(shè)備
發(fā)生短路故障時，10KV 系統(tǒng)及線路PT 發(fā)生壓降，使得控制系統(tǒng)即
保護電源壓降，造成保護裝置的拒動和越級跳閘事故的發(fā)生。當系
統(tǒng)外部發(fā)生短路故障電壓波動時造成“欠壓釋放保護”誤動開關(guān)跳
閘；兩電源并解列采用微型繼電器切換的弊端，則是因接點粘或卡
易發(fā)生從PT 低壓（220V）反送至PT 高壓（10KV）的危險，通過在控
制系統(tǒng)中增設(shè)雙電源自動切換裝置和UPS 不間斷工作電源，以提高
控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，消除低壓反高壓的重大隱患。
3.3 中央變電所高壓開關(guān)保護單元改造
鋪龍灣煤業(yè)高山架空線路分別來自小京莊110KV 變電站和東
周窯110KV 變電站，線路長度分別為16.8KM 和24.5KM，且全部線
路經(jīng)過雷區(qū)，每逢雷雨季節(jié)，系統(tǒng)經(jīng)常性出現(xiàn)瞬時壓降，給煤礦供電
帶來嚴重威脅。通過對中央變電所綜合保護裝置內(nèi)部接線的改造，
對欠壓、失壓脫口線圈增加一定延時，既不影響系統(tǒng)永久性故障引
起的失壓跳閘，而且還能躲過系統(tǒng)瞬時欠壓跳閘，保障井下供電安
全。
3.4 長距離供電解決方案探討
鋪龍灣煤礦井下采掘工作面的供電系統(tǒng)功率大、容量大、供電
距離長。由于電纜線長、壓降大、短路電流小，設(shè)備不能瞬時動作，解
決現(xiàn)有煤礦井下供電系統(tǒng)中長距離控制問題對煤礦的正常生產(chǎn)和
運行是至關(guān)重要的。因此必須采用加裝補償裝置來縮短線路的電氣
距離，從而提高線路受端的負荷電壓。目前可提高線路電壓，減小線
路電氣距離的補償裝置主要是串聯(lián)補償電容，這種裝置主要用于供
電部門的長距離超高壓輸電線路中，其作用主要是提高線路受端電
壓，改善電能質(zhì)量，并提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這種裝置目前還沒用
應(yīng)用于10kV 以下的低壓網(wǎng)絡(luò)，若要在煤礦1140V 到660V 的綜采
工作面使用，必須根據(jù)根據(jù)井下供電系統(tǒng)的電氣特性，運行方式，網(wǎng)
架結(jié)構(gòu)研發(fā)適用于煤礦的串補裝置。
4 結(jié)論
礦井供電安全存在的這些問題使得礦井供電不能達到穩(wěn)定性，
可靠性和安全性，嚴重影響了礦井的正常通風和安全生產(chǎn)。通過優(yōu)
化繼電保護配置，改造主通風機控制回路以及中央變電所高壓開關(guān)
綜合保護單元來確保鋪龍灣煤礦的供電安全具有極其重要的意義。
參考文獻
[1]朱春學.何莊煤礦供電保護系統(tǒng)技術(shù)改造方案研究[D].西安：西安
科技大學，2013,4.
[2]田旭東.提高煤礦供電系統(tǒng)穩(wěn)定性可靠性的研究[D].阜新：遼寧工
程技術(shù)大學，2011,4.
淺析鋪龍灣煤礦供電安全改造的研究
石國棟
（太原理工大學，山西太原030024）
摘要：煤礦供電系統(tǒng)是整個煤礦生產(chǎn)的主要動力源泉，本文針對鋪龍灣煤礦供電安全存在的問題。制定了相應(yīng)的實驗方案和改造
方案，能夠?qū)崿F(xiàn)鋪龍灣煤礦供電安全、可靠、穩(wěn)定的運行。
關(guān)鍵詞：煤礦；供電安全；安全改造
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