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矿井供电系统优化改造及应用
作者：李大霞等
来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2013年第10期
摘要：耿村煤矿井下大面积停电后，由于没有记录和告警信息，往往很难判断故障原因和故障部位，只有通过试送电进行供电恢复和故障查找，当试送电到故障线路后，又一次造成大面积停电，这时才判断出故障回路，这样不仅造成二次大面积停电，而且使电力电缆受到二次故障冲击，严重影响井下供电系统安全。因此，重视矿井安全供电，优化矿井供电系统，研究提高供电可靠性非常必要。
关键词：煤矿井下供电系统 优化改造 安全可靠 1 概况
耿村煤矿座落在举世闻名的仰韶文化发源地、古城渑池城南，陇海铁路、310国道、连霍调整公路横贯矿区、井田东西走向4.5公里，南北跨起2.8公里，面积12.5平方公里，可采储量15204.4万吨。优越的地理、交通环境为耿村矿的发展提供了便利的条件，所生产的优质长焰煤，具有低硫、高挥发、不粘结等特点，是良好的工业和化工用煤，产品常年销往东北、华中、中南等11个省市地区。
耿村煤矿是河南省义马煤业集团的现代化骨干矿井，建矿20多年来，全矿5000名干部职工以“顽强拼搏、争创一流”的企业精神为动力，累计生产原煤3351万吨，实现利润6亿余元，为全国煤炭工业做出了突出贡献，谱写了一曲深化改革、科技兴矿的辉煌篇章。 河南大有能源股份有限公司耿村煤矿在以董事长为核心的管理团队带领下，从上到下所有员工各司其职，分工协作，开拓创新，务实进取，追求卓越，推行富有活力的管理模式，使公司朝着已定目标不断地发展前进。
随着耿村煤矿生产用电负荷的日益增加，原供电系统存在需淘汰的电气设备，不能满足井下正常生产供电。我矿井下大面积突然停电后，由于没有记录和告警信息，往往很难判断故障原因和故障部位，只有通过试送电进行供电恢复和故障查找，当试送电到故障线路后，又一次造成大面积停电，这时才判断出故障回路，这样不仅造成二次大面积停电，而且使电力电缆受到二次故障冲击，严重影响井下供电系统安全。因此，重视矿井安全供电，优化矿井供电系统，研究提高供电可靠性非常必要。 2 电力负荷分类
矿山电力负荷分为三类：突然中断供电，造成生命危害和重大经济损失给矿井带来灾难性危害，即要用双回路独立电源供电属一级负荷；突然中断供电，无生命伤亡，但对矿井大型地
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面空压机、提升运输设备等带来危害即二级负荷；一般对矿井设备供电无特殊要求属三级负荷。
3 问题提出
耿村煤矿井下供电系统出现大面积突然停电，造成的影响是对矿井安全供电和安全生产产生很大影响，以至于产量减产。根据我矿目前供电系统的实际运行状态，分析如下：①我矿井下供电系统共分七个回路，其中：东区两个回路、西区两个回路、中央变电所两个回路、风机专用一个回路，而往东、西区的两趟生产供电线路中，供电电缆续接有QDZ系列电缆；②负荷分布不均匀，部分设备陈旧，零部件紧缺，无“MA”标志；③保护动作不灵敏，析测失控、定值动作不准，故障率高，严重影响矿井供电的安全性、可靠性。 4 优化改造实施方案
4.1 首先对井下供电系统三个区域主回路中的淘汰纸绝缘电缆进行更换，更换为符合高瓦斯矿井供电要求的MYJV22-185mm2电缆，达到了规程要求。
4.2 根据35KV变电所I、II回路两个主变压器容量不同（I回路16000KVA，II回路10000KVA），对井下负荷进行重新的分布调整；那就是在保证原生产供电系统的前提下，把西区延伸强力皮带、东区延伸强力皮带、东三延伸强力皮带等调整到I回路运行，而各自的II回路只做热备用；负荷调整后，II回路过流跳闸故障大大降低，让充填峰谷时期，电压也比较稳定，使整个供电系统的供电质量有了相对提高。
4.3 井下东、西采区变电所及风机专用系统中高爆开关的综合保护器全部更换，更换为鹤壁广大生产的综合保护器；经调试，首先实现了地面自动化电力监控，其次保护功能齐全，参数整定准确，动作灵敏可靠。所谓的地面自动化电力监控，就是在地面集控中心，可以实现分、合开关，进行停送电操作，也可以实时监测到设备的运行状态。如：主水泵在集控中心可以开停，并通过通讯系统观测到水泵运行的电压、电流、阀门的“开关状态”及排水量；而功能齐全、动作灵敏可靠，是具有三段式过流保护及失压、漏电等相关闭锁保护功能。如：互感器为200＼5的高爆开关，电动机为450KW，那么根据开关整定原则的不同，过载整定值应为0.3、1.4A，时间为20s，只要过载电流超过整定值，延时到20秒，保护一定动作，开关断开；漏电保护功能中，如设定零序电流为4A，零序电压为23V，并根据绝缘降低的多少，只要超过整定值，开关自动跳闸，并显示零序过压、或零序I、II、III段，从而实现漏电闭锁，不能重新合闸，只有处理好故障，解除漏闭，才能恢复送电；参数的准确性是说没有换保护器时，在变电所互倒母线段，两个进线开关同型号、同负荷、同绝缘，一个整定0.6，可以满足运行条件，而另一个则跳闸，经调至0.8以后，才可以正常运行，说明参数整定具有一定的滑动性，而更换成鹤壁广大的保护后，没有出现过类似现象，因此说明准确率比较高。 4.4 防越级跳闸；越级跳闸造成的大面积停电，给值班人员的尽快恢复送电带来极大不便，同时也掩盖了选择性漏电保护功能，而原本是要保护功能齐全、动作灵敏可靠，谁故障谁
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跳闸，但是越级跳闸会造成下一级开关失压跳闸，检测不到故障种类和故障开关，为了尽快恢复送电，要试送电，结果重复故障，造成二次停电，电力冲击的机械能量使故障点的损坏程度增大，再次加大处理问题的难度。为解决这一问题，针对上支～下总和下支～上总开关，通过两个手段来控制越级跳闸，一是依据生产负荷，对综保定值进行准确整定；二是通过上下级开关各种保护整定的时间差来实现防越级跳闸。例如：我矿井下东区2#变电所3#高爆控东1#变电所1#高爆总进线（2#变电所3#高爆属支开关，1#变电所1#高爆属总开关），两个开关容量相同，整定过载电流时，1#变电所1#高爆为6A，时间为20s，2#变电所3#高爆为6.1A，时间为21s，漏电保护原则上不延时，零序电流不超过6A，零序电压不超过24V，上级比下级的两个值分别稍大一点来实现选择性漏电保护，而不越级跳闸，从而大大减少了事故的范围。 4.5 井下采区变电所配件紧缺的高爆开关和不合格的设备进行淘汰性更换。东区1、2、3#三个变电所的35台高爆开关，属同一型号，型号为：PJG-系列，开关的合闸机构为易损件，影响供电的可靠性，为此将1#变电所的全部开关更换为PBG-6Y型，拆下的开关作为2、3#变电所的备用开关，这样既避免了大面积更换等带来的资金投入和影响生产，又保障了供电的可靠性。同时对没有“MA”标志的500KVA干变更换成2000KVA的干变，在运行质量上得到了大大改善，提高了强力皮带的运载能力，又降低了故障率及供电损耗，节约了供电成本。 5 结语
5.1 通过对井下供电系统的一系列优化改造后，大大减少了大面积突然停电带来的一系列影响供电安全及生产安全的后果，其效果如下：①井下主回路动力电缆全部更换成统一型号后，保证了供电的可靠性和安全性。②I、II回路分列运行，负荷调整、均匀分布以后，使供电系统中相对薄弱环节的故障率大大降低。③开关综合保护器各项功能投入，并依据负荷严格定值整定，保证了设备安全可靠运行，减少了大面积停电的故障和停电损失。④总开关和支开关的选择性漏电方式的合理投入，减少了大面积停电故障和保护了设备及人身安全。⑤设备紧缺件及淘汰型设备的更换，保证了设备的正常运行，并符合规程规定要求。
5.2 通过对供电系统优化改造的实施，为我矿2012年原煤产量的顺利完成和成本节约起到了事倍功半的作用，并为2013年的原煤生产的顺利完成起到铺垫。 参考文献：
[1]吴迪，田树昆.宝利煤矿坑下供电系统优化改造分析[J].科技创新导报，2012（29）. [2]王永清，梁宝英.李家窑煤矿供电系统的优化改造设计[J].山西大同大学学报（自然科学版），2011（05）.
[3]罗强.新安煤矿供电系统无功补偿优化改造[J].中州煤炭，2011（01）. 作者简介：