煤矿井下高压供电系统

煤矿井下高压供电系统

煤矿井下高压供电线路已深入到各个采、掘负荷中心。其供电是否安全可靠，不仅影响产量，而且影响工程进度，因此煤矿井下高压供电可靠运行在矿井供电中有很重要的地位。煤矿井下高压供电可靠运行不仅与系统本身设计有关，还与组成系统每一组件的安全可靠性有关，因为构成煤矿井下高压供电系统中各种设备只要一个出现故障，整个系统就会终止运行。因此不仅要关心系统本身的设计还要在设备易出故障的薄弱环节出现故障前进行预防、检修、更换。一般煤矿井下高压供电系统常出现的问题有以下几种：
（一）高压线路故障
由于煤矿井下环境的原因比较复杂，煤矿井下高压供电系统中电缆线成为安全可靠性的薄弱的环节。首先，高压铠装电缆外层钢带或钢丝铠装层由于潮湿很容易锈蚀；其次，如果运输大巷到采掘负荷中心对空间小，高压电缆在巷道内运输时就很容易刮破、挤坏，高压屏蔽电缆也容易被扎，从而造成高压停电事故；再次，高压电缆长时间处于过载状态，也很容易出现事故；最后，单相接地会使另两相对地电压升高，严重影响煤矿井下高压供电系统的可靠性。
为了避免事故的发生，提高高压线路的可靠性，在固定场所铺设电缆时，应选择聚氯乙烯绝缘电缆、聚氯乙烯绝缘铠装电缆、交联聚乙烯电缆、交联聚乙烯护套钢丝铠装电缆或其它
新型高绝缘电缆。并且在选用电缆时必须保证载流量满足现有设备要求，并留有一定的富余系数。
（二）高压防爆开关故障
虽然煤矿井下矿用一般型高压防爆开关等都具有高压漏电和绝缘监视保护功能，但由于变压器高、低压侧腔体的盖没有有效的连锁保护装置，使得高压开关与分立的变压器、低压馈电开关之间的保护不能形成有效的配合，致使高压开关失去了应有的保护功能，因此会出现漏电、过流和短路等问题；另外，高压负荷开关触头接触不良，产生弧光或放电，与高压负荷开关带载停送移动变电站，也会导致高压断电事故。为加强煤矿井下高压防爆开关的安全可靠性，我们在选择高压开关时，其断流容量不得小于变电所母线上的实际短路容量。对分立的供电变压器，其高、低压侧腔体盖都应设置连锁开关，其接点串接在高压开关的监视回路中，当变压器高、低压侧腔体盖开关前及高压橡套电缆的监视线断开时，高压开关便能迅速跳闸。严格按照《煤矿安全规程》规定的标准，周期对高压防爆开关有关部件进行耐压试验，避免击穿“放炮”，引起短路故障。还要对高压防爆开关进行维护、保养和检修，对负荷变化了的高压开关的保护装置要及时重新进行计算和整定，并且定期检修。
（三）继电保护问题
目前，煤矿井下高压供电系统中均为6kV/10kV系统。较多采用的是直流操作的定时限过电流保护和瞬时电流速断保护，供电系统一般为单侧电源辐射状电网，其阶段式电流保护原则为:从电源端至负荷端动作电流应从大至小逐级递减，动作时间亦应从长到短逐级递减；本级电流保护的动作电流必须大于下一级线路首端的最大短路电流。现行的整定原则为:地面6kV处设两段式保护，A段速断按保护本条线路电缆的50%进行整定，B段过流按躲过最大负荷电流进行整定，动作时限为0.95；中央变和采区变出线处A段按上一级速断保护的0.9倍整定，B段按最大负荷电流整定；中央变进线处只设速断保护，按上一级速断保护的0.9倍进行整定；采区变进线处设两段式保护，A段按上级速断的0.9倍进行整定，B段按上级B段定值进行整定。
结合煤矿井下供电的特殊性可以看出，煤矿井下供电系统线路保护中存在的主要问题有:
1．煤矿井下供电系统是一个单侧电源辐射状电网，由于采区变电所距电源较远，中间经过的开关级数较多，需要较长的时限和较大的定值配合，而电力部门对电源保护的时限和定值已经限定，无法更改，造成给定整定值过小，保护时限过短，保护无法配合。
2．煤矿采区变电所的整定原则是确定最远端的负荷性质和大小，据计算结果整定供此处负荷的开关定值，然后逐级向采区变电所计算，根据所负荷中功率最大者确定过流保护定值，以最远端的短路电流整定速断保护。依向上逐级配合，速断保护和过载保护的定值和时限从采区变电所向下逐级降低由于目前速断保护整定值过小，一旦出现短路故障，必然是所有速断保护同时作，使得继电保护没有选择性，出现越级跳闸，扩大了停电故障影响范围。
3．瞬时速断的整定原则是先确定地面6kV处定值，依次向下按0.9倍整定。这种原则有明显的缺陷:由于整定值过小，并且逐级减小，一旦出现短路故障，必然是所有速断保护同时动作，使得保护的选择性差，出现越级跳闸，从而扩大停电故障的影响范围。
为了避免上述安全隐患，首先可在6kV至中央变下井线路中装设电抗器，短路电流值从电源至负荷方向将在井上、煤矿井下有明显的差距，从而有利于速断保护动作电流的区分。其次可通过改进线路保护每段的整定原则和各级之间时限的配合两个方面对煤矿供电系统继电保护进行优化，以最大限度满足煤矿井下供电特殊情况的要求。

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