煤矿智能供电安全保障系统的发展和应用

摘 要：针对煤矿供电的现状与特点，总结自己多年来的工作经验，提出了一些解决目前煤矿供电问题的方案与对策，为煤矿的安全供电指明了方向，提高了煤矿供电系统的可靠性，取得了一些煤矿供电的良好经验，值得与大家分享。

关键词：煤矿供电;保护类型;漏电;防越级

分类号：TP277;TD611

引 言

随着煤炭生产机械化、自动化、信息化水平的不断提升，各种重装备、新设备的不断投入，煤矿电网的运行环境越发复杂。以往简单的开关保护模式已经不能满足煤矿对安全供电的需求。

一、 煤矿供电现状与问题

1、大面积停电问题

（1）短路引起越级跳闸

短路越级，引起大面积停电事故屡有发生，有些矿一年发生多次，严重威胁着矿井的供电安全。

（2）漏电乱跳，拒跳引起的大面积停电

①漏电保护选择性不强，往往引发无规律乱跳，有着惨痛的教训。

②漏电不准，不是越级而是无规则乱跳。

（3）电压波动引起的大面积停电

普遍存在的问题，往往是一个雷电、一个大负荷设备启动或者近端短路故障等就能引发系统电压波动，失压脱扣线圈脱扣跳闸，从而引发大面积停电。

2、供电装备问题

（1）一次开关、断路器、移变设备不可靠，事故屡次发生;

（2）二次综合保护器不可靠，误动，拒动时有发生;

（3）应急电源装备不可靠，通讯网络中断。

3、日常管理问题

（1）巡检巡视不到位;（2）设备定检不到位;

（3）系统维护不到位;（4）电气检修误操作;

4、安全防范问题

（1）变电所无关人员随意闯入;（2）开关内发热，绝缘破坏起火;（3）关键设备及电缆部位发热，起火。

5、运行管理问题

（1）监控系统不全面，如防越级系统日常维护问题，定值合理性检查问题等;（2）设备功能不完善，如缺少音视频联动、移动监控、远程漏试、批量快速复电等;

6、运维管理问题

（1）信息孤岛，缺乏融合及联动;（2）出现问题排查难，恢复难;（3）缺乏专业运维管理队伍;（4）矿与集团公司的数据无法共享;

二、 煤矿电网的特征

1、变电所多级级联的供电系统

2、短路定值配合：变电所之间的电缆较短，不同地点短路时产生的短路电流差别不大，导致定值极差拉不开，无法整定。变电所首末端短路产生的短路电流大小差不多，区分不开或无法进行选择性的区分。

3、时间极差配合：供电公司一般不愿退出速断保护或者速断保护定值定大一些，给下级矿井一定的延时时间。

4、在保护定值无法配合的情况下，势必要越级跳闸。

三、煤矿电网使用的保护类型

1、集中保护型，特点是可靠性最差，已经不再采用。

2、分级保护型，特点是不需要借助网络，可靠性最高。

（1）变电站的10kV出线的0秒速断保护退出。

（2）采用限时速断即过流保护，通过时间极差来确保上下级保护不越级跳闸。

（3）这个用法在城市配电网很普遍，国家电网规定：110kV变电站10kV出线延时时间可以为0.5秒，郑州网为0.7秒。

3、分布智能型，在没有时间开销的工业园区有应用，需要有光纤。

（1）通过变电所联络开关的保护之间交换信息，自主协商判断短路发生区域，并予以跳闸。

（2）由于城市光缆没有敷设到位，这种模式只能在局部实施。

四、短路防越级跳闸方案

1、分级保护型

（1）变电站的10kV出线的0秒速断保护退出，或者定值设定大一些。

（2）采用限时速断即过流保护，通过时间级差来确保保护不越级。

2、分布智能型

（1）通过变电所联络开关的保护之间交换信息，自主协商判断短路发生区域，并予以跳闸。

（2）对保护没办法实现定值配合或者时间配合的煤矿，只能采用防越级保护系统。

（3）需要光纤网络做支撑。

3、防越级跳闸实现方法

（1）时间级差配合法，以150ms为级差整定

（2）联络开关配置防越级保护器，解决越级跳闸问题。

4、防越级跳闸维护

（1）防越级光纤通道专网专用

（2）防越级控制器要配置后备电源，防止事故时不起作用

（3）防越级光纤通道完好性要实时监控

（4）开关移动变位时，及时修改拓扑上下级关系

（5）通过模拟负载启动电流方式试验防越级系统功能

5、防越级保护整定

①以满足下级变电所故障可靠启动为原则，一般以过流值整定即可。

五、 煤矿供电问题解决方案与对策

1、管理模式：“人防+制度”

通过《煤矿安全规程》、《停送电管理制度》、《操作票制度》、《工作票制度》、《倒闸操作监护制度》等规章制度以及各种安全培训来约束人员行为。

2、作业过程：依赖人员素质，缺少“技防”手段

（1）采用人工手写操作票方式，缺少防误逻辑校验，完全依赖人的技术水平，经验和责任心。

（2）设备没有强制闭锁措施，操作时可能出现人为误操作。

3、人为因素导致误向检修设备及区域送电，威胁检修人员的安全。

日常维护及对策

（1）加强供电设备更新与维护工作

（2）构建合理的电網结构

（3）加强电力保护措施的认识

（4）提高供电装备水平

（5）加强完善煤矿供电应急措施

（6）落实包机责任制、强化维护检修

六、 煤矿智能供电安全保障平台运行、维护管理

利用煤矿智能供电云平台，物联网、大数据、云计算等技术手段，推出了煤矿供电智能保障系统，采用智能供电安全保障系统不但能降低各类事故的发生率、降低停电范围，避免短路越级跳闸和漏电无选择性动作所引起的大面积停电事故的发生，同时还能够对供电系统供配电设备进行能效分析、健康诊断等内容，实现预知性维护功能，实现煤矿供电电网的智能化、安全、高效和节能运营。

七、结 语

通过对煤矿供电系统中常见故障及产生故障的原因进行分析、总结，提出了新的解决方案与对策，对煤矿的安全供电具有积极的指导作用，值得向广大煤矿企业推广应用。

参考文献：

[1] ZDX127矿用多参数移动巡检装置说明书

[2] KJ360智慧能源管控系统说明书

[3] 智能终端设备说明书

作者简介：丁世峰（1986—），男，河北冀州人，机电工程师。

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