提高煤礦供電安全可靠性的探討

秦飛飛

【摘 要】煤礦電氣化促進了煤炭生產過程的機械化和自動化，從而改善了煤礦的工作條件。大多數現代煤礦生產使用電能作為直接或間接電力。因此，確保礦井安全，可靠，合理的供電對煤礦安全生產具有重要意義。

【關鍵詞】提高；煤礦供電；安全可靠性

一、煤礦供電系統存在的問題

1.電氣連接部位發熱

電連接的加熱是電源系統運行中的常見情況。在正常情況下，熱量的主要原因是部件固定不良，接觸不良等。如果電氣設備的連接部件被腐蝕，接頭也會被加熱。當電連接被加熱時，由于高溫，接頭的腐蝕速率可能加速，形成惡性循環。如果未及時處理熱部件，則連接部件可能由于高溫長時間損壞或脫落，導致短路甚至安全事故。

2.供電系統諧振問題

煤礦供電系統不同于普通供電系統。電磁式電壓互感器很多，每個變壓器的勵磁阻抗都很大。然后，可以消除由中性點產生的位移電壓，從而確保電源系統的穩定性。然而，由于電磁變壓器的三相飽和不能完全一致，在該過程中，在電路和其他裝置之間發生顯著的諧振。這與電磁式電壓互感器內部應用的核心有一定的關系。受磁芯電磁飽和的影響，振幅會增加，并會形成連續的過電壓。此時，容易使電源系統產生變形電壓，這會影響電源系統運行的穩定性和安全性。

3.繼電保護很難設置

從目前的繼電保護整定技術，可以在電力部門的配合下形成完整的運行模式，繼電保護整定技術的應用相對成熟。但是，雖然我們繼續建立和完善煤礦供電系統的運行結構和方法，并繼續與供電部門合作，堅持繼電保護配置的基本原理，但在系統的實際運行中，并沒有取得良好的效果。由于煤礦供電系統本身具有一定的專業性，礦井下也有許多隱患線。每條線路的負載不同，因此也大大增加了設置繼電保護技術的難度。

4.諧波污染嚴重

隨著科學技術的不斷發展，越來越多的電子設備應用于煤礦供電系統。雖然高性能和大功率電子元件在煤礦供電系統中的應用可以促進煤礦供電系統的有效運行，但是，也會產生大量的諧波污染，嚴重影響電力系統的電壓穩定性。

二、解決方法

1.解決繼電保護設置的難題為了解決這個問題，需要修改和優化原始保護設置值和結構配置。編制了與煤礦供電系統的繼電保護一致的調諧計算和一系列配置措施。

（1）人們經常在井下線上安裝反應堆。因此，應在井下線上安裝三級保護裝置，變電站和井下線應安裝微機保護的變電站。最好在饋線上安裝三級保護，以保護時間限制和設定值以匹配相鄰線路。

（2）將繼電保護從地面變電站復位到井下變電站，并優化設定動作電流，使電流適應繼電保護的一般原則。根據煤礦井下電網的不同情況，應采取相應的調整措施和保護措施，以滿足垂直選擇的需要。

（3）重新設定變壓器保護的保壓閉鎖值，并根據變壓器低壓側端故障時的電壓分量靈敏度進行設定；另外，電流保護的動作時限應滿足井下線第三級時限的要求，變壓器后備保護的可靠性由電壓動作值和時限保證。鑒于電源保護的可靠性和靈敏度，最好撤銷重新電壓鎖定，并取代原來的過電流+限時斷開保護。

（4）制定合理的線路配置整體方案。通過以上介紹，分析討論了煤礦供電系統的特點，并與地面10kV線路進行了對比。地下供電網絡更容易發生短路故障，整體線路保護系統的方法措施得到進一步改善；如果井中發生短路故障，則必須限制大電流對上變電站主變壓器的影響。還要考慮全線電壓損失和保護系統的選擇性，以確保其穩健可靠。

2.諧波污染加重的解決途徑

為了解決這個問題，無功功率動態補償（SVC）技術可用于完成無功補償和諧波吸收。也可以根據諧波條件分別設計和安裝不同數量的濾波裝置；優選地減少來自電源的諧波產生量，并選擇具有少量諧波產生的電氣設備或濾波器設備。

3.系統諧振問題的解決途徑

系統的大部分正常運行都會受到鐵磁共振的影響，導致電磁電視燒毀和高壓熔斷器爆炸等事故。中性點不接地系統的上述問題可以通過以下方法解決：

（1）自動調整補償裝置：對應于供電系統的中性點接入參數的電視中性點通過諧波消除裝置和消弧線圈接地，從而解決了系統諧振問題。自動調節補償裝置，以減少消弧線圈的失諧或完全補償操作。阻尼率大大增加，中性點諧振過電壓的幅度減小，以滿足5%至10%的相電壓。如果系統的消弧線圈的工作電流和電容器電流相等，即，在諧振過程期間，中性點電壓被限制為不超過允許值范圍。為了達到完全補償的目的，該方法是合理的，剩余流量最小。

（2）消弧線圈：將電源系統中的消弧線圈連接到中性點并干擾諧振條件可以有效地抑制諧振過電壓。TV的激勵電感太大，但是消弧線圈的感抗小，并且幾乎不可能滿足諧振條件ωL=1/ωC，因此不會引起諧振。中性點接入消弧線圈模式對由TV核飽和引起的鐵磁諧振過電壓具有良好的限制作用。

（3）消諧器：諧波消除裝置屬于一種非線性復合電阻，其結構特殊，與電視初級側的中性側環相連。接入相當于電視初級側的所有相對所有接入電阻，可有效抑制阻尼過流和電視過壓。同時還可以抑制諧波的作用。

（4）TV開口三角繞組接電阻：考慮到諧波的抑制，隨著電阻的減小，所獲得的效果將變得更加明顯，但同時，電視的過載將會加劇。如果單相接地和共振時間太長，電視可能會燒壞或保險絲熔斷。如果正常工作，則應采用16.5～33Ω作為10kVTV開口三角形繞組的電阻值。

（5）其它抑制諧振過電壓的方法：所選擇的電視必須不易飽和并具有良好的激勵特性；達到系統的運行要求后，改變反諧振電視；晶閘管諧波消除裝置或燈泡連接到TV開口的三角形開口以增加阻尼，從而阻止諧振條件的形成。然而，TV開口用于將分頻諧波消除裝置連接到TV開口三角形繞組或三角形繞組電阻。當線路單相接地或諧振時，很明顯電視的初級側電流增加，并且由于其自身部件的故障而無法實現諧波消除。這是這兩種措施最大的缺憾。諧波消除裝置安裝在電視的中性點上。有效抑制鐵磁諧振的目的是減小電壓互感器的初級電流。此外，該方法還確保了接地指示裝置對相位和零序電壓幅度的靈敏度。

4.電氣連接部件加熱問題的解決方案

目前，手持式紅外熱像儀可以用來解決這些問題，要求值班人員定期觀察溫度。測試電力設備所有部件的溫度以了解具體的加熱條件，無線溫度測量警告系統也可用于溫度測量。

5.電壓波動范圍大的解決方法

（1）擴大電纜截面。

（2）選擇合適的設備容量以增加功率因數和負載率，從而減少無功功率損耗和線路電壓降。

（3）通過無功功率動態補償（SVC）技術動態補償系統的無功功率，以穩定系統電壓。

三、結束語

綜上所述，煤礦供電系統運行的安全性和可靠性對煤礦安全生產具有非常重要的影響。由于供電系統的運行環境惡劣，容易引起安全問題。因此，有必要客觀地分析煤礦系統中易發生的安全問題。并采取有效的改進措施，以便在必要時處理它們。不斷提高供電系統運行的安全性，從而促進煤炭生產的穩定發展。

【參考文獻】

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