某煤炭企业供电管理提升分析

2017-09-12温亮

科技创新与应用 2017年26期

关键词：电气火灾无人值守智能变电站

温亮

摘要：文章针对某煤炭企业供电管理的实际情况，从供电自动化水平、供电设施、设备存在的主要隐患、电气技术可提升项、人员结构优化等四个方面提出了提升建议。

关键词：煤矿；自动化；智能变电站；无人值守；隐患；电气火灾

中图分类号：TD613 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）26-0113-03

引言

电力是煤矿生产的基本保障，没有可靠的供电，煤矿的安全生产都是空谈。煤矿可靠、安全、经济地供电，对保证安全生产、節约电能成本、提高煤矿的经济效益都有着非常重要的意义。

该煤炭企业供电系统概况：管辖110kV变电站4座，35kV变电站37座、6（10）kV配电室502座，架空输电线路757公里，年供电量约20亿度。

通过调查、研究对该煤炭企业供电管理提升提出如下建议：

1 供电自动化水平有待提升

该企业供电自动化水平有待于进一步提升，总体看是井下强于地面、生产强于后勤。存在的主要问题为：35kV及以上电压等级的变电站未完全实现数据上传、传输网络可靠性不高且缺乏有效的监测、监控手段，还无法实现无人值守（地方电网已普遍实现）；部分井下变电所开关柜保护装置功能落后，同时存在过度依赖工控系统传输、控制开关柜的问题，易产生越级跳闸现象，不利于故障分析；后勤管辖的变电所、箱变未建立集中监控系统，存在安全隐患。

建议如下：

1.1 构建井上下供电一体化管理平台

依据该企业《智能变电站与综合调度一体化平台建设标准》完善现有调度平台，在供电管理单位、总调度室、各煤矿调度室可实现对该公司所有6kV及以上电压等级开关柜的遥信、摇测、遥控、遥调、遥视功能，各用电单位将上级变电站开关信息接入本单位调度平台。由供电管理单位统管各单位开关柜的整定值，供、用电及监控单位均掌握各级开关遥信、摇测信息，便于停送电管理、事故分析、处理。可计划用5年时间，逐步提高企业供电的自动化水平，需列项目如下：

（1）《智能变电站与综合调度一体化平台建设项目》，项目完成后供电管理单位管辖的71个变电站的环网形成，“五遥”功能完善，具备无人值守的条件；调度平台具备接入公司所有6kV及以上电压等级开关柜数据的条件。

（2）地面、井下变电所保护装置的升级改造，建议分5年完成。

a.2018年，对井下36个变电所需进行改造，更换保护装置653个（注：更换落后的保护装置，使用时间均达到7-10年以上），增设电力监控分站51台，不间断电源72台，地面监控主机及远动屏10套，温湿度控制器、电表箱、电表及其它辅件若干。改造完成后，井下变电所高压开关中落后的电磁式、旋钮式保护装置将全部更换完毕，开关的误动作、拒动作现象将减少。

b.2019年，将井下63个未改造的变电所接入煤矿电力监控系统，改造完成后井下所有的变电所将实现远程定值修改及监控、故障录波、对时、电量计量及能耗分析等功能。

c.2020年，将煤矿地面101个变电所接入煤矿电力监控系统，改造完成后矿井所有的变电所将实现远程定值修改及监控、故障录波、对时、电量计量及能耗分析等功能。

d.2021年，将地面辅助单位119个高压配电室接入电力监控系统。

e.2018年-2022年，按照该企业《矿山机电设备通信接口和协议》的标准，进行设备采购，逐步淘汰、替换井下移动变电站、馈电开关、磁力启动器等小开关，实现矿井低压开关的远控。

f.逐年对使用年限到达12年及以上的35kV及以上电压等级变电站的综合自动化系统进行升级改造。

1.2 实施变电站无人值守需进一步提升的项目

1.2.1 35kV变电站检测用热成像仪

供电管理单位的25个变电站有室外供电设备，为加强实时监测安全运行状况，需对室外组合电器及连接母线进行全方位360℃热成像监测。

1.2.2 35kV变电站开关柜无源无线温度在线监测系统

在32座变电站开关柜中的关键连接部加装无源无线温度传感器，并且采用射频无线方式实现与信号收发天线的通信，对温度在线监测，实时记录温度监测点的温度变化趋势，实现温度监测点的实时预警报警功能，有效提升高压开关柜运行可靠性。

1.2.3 变电站智能巡检机器人

变电站智能机器人巡检系统能够以全自主、本地或远方遥控模式代替或辅助人工进行变电站常规巡检，提高工作效率，机器人每次巡检定时、定点、定角度的程序化作业保证了巡检到位率和准确度，大大的提高了巡检质量。建议在该企业4个110kV变电站分别配置一套使用。

1.2.4 主通风机无人值守

该企业共有22个主扇房，2017年，两个煤矿已试点实现无人值守，建议对已实施无人值守主通风机房的运行效果评价后，再实施剩余16套主扇，实现后，值守人员可由168人，降为64人。

1.2.5 主运胶带机无人值守

该企业共有110部主运输胶带机，34部为上仓和配仓胶带机、36部机头有煤仓或破碎机无法减员，考虑带式输送机运行中存在带面磨损严重、系统有水煤或特殊构造情况时需人员值守，共有40部胶带机可以先进行无人值守改造，目前正在做试点，建议需充分考虑现有皮带保护的可靠性后，再实施无人值守试点。

2 供电设施、设备存在的主要隐患

2.1 电气火灾风险较大，管控手段有必要进一步加强

（1）厂区电缆沟的整治

2013年，该企业发生了电缆沟着火事故，究其根本原因就是电缆沟狭小、电缆密集、堆放，且电缆沟多处于封闭的环境中不宜进行日常检查，沟内存在积水问题等，该企业多数矿井的工业广场电缆沟的情况类似，建矿多年，电缆沟的容量按照建矿初期考虑，容量无法满足使用要求，沟内状态差，有必要进行改造。endprint

（2）对外供电监管不到位，电气火灾的隐患大

该企业因历史原因存在部分对外转供电用户，因人员不足，存在监管不到位的情况，外供电区域私拉乱接现象严重，网架结构不合理，易发生电气火灾，建议尽快利用国家“三供一业”移交政策，将外供电用户移交地方管理。

（3）消防器材的选取需进一步优化

现有配电室均配备的干粉灭火器，在火灾发生时，灭火效果一般，建议推广使用水基灭火器、高压细水雾灭火系统。

2.2 部分同塔架设的架空线路在采空区中

该企业有部分架空线路存在同塔双回架设的情况，从企业近10年杆塔加固的经验来看，加固杆塔后再开采基本上是安全的，为了进一步提高供电可靠性，有必要对采空区的同塔双回杆塔加强监控手段，如杆塔的在线偏移检测。同时可结合供电网架结构的优化，调整同塔双回线路。

3 有多项电气技术存在可提升项

3.1 智能变电站

智能变电站以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动的变电站。截至2015年底，国家电网公司共建设约2800座智能变电站。“十三五”期间，国家电网公司还将继续推进智能电网和智能变电站建设，预计会再建8000多座智能变电站。目前，没该企业缺少智能变电站，建议新建变电站按照智能站标准进行建设。

3.2 无功功率的就地补偿

目前，该企业无功功率均为集中补偿，优点为在地面集中布置费用低。无功功率就地补偿的优点为：提升供电质量，解决功率因数低、线路电流大、远端电压不稳，有效滤除井下5、7、11、13次谐波，解决谐波带来的设备伤损、通讯干扰、保护误动作，从而提高供电系统的可靠性、安全性以及运行维护效率。近期，井下10kV、6kV、3300V、1140V、660V的就地无功补偿技术及设备已趋于成熟，建议优先在综连采工作面中试用。

3.3 电机全寿命周期（故障）趋势分析系统

随着，该企业无人值守场所的日渐增多，有必要采取一些先进的手段对电机进行全寿命周期分析，目前，一些大型化工、钢铁企业、航母等均在使用电机全寿命周期（故障）趋势分析系统，建议公司列科研项目研究并推广应用该系统。

3.4 煤矿能效分析、优化系统

该企业用电量在20亿度左右，节能空间巨大，有必要研究煤矿能效分析、优化系统。

3.5 电缆沟监控与报警系统

目前，该企业电缆沟的状态较差，有必要进行火灾监测。在电缆沟中设探头，对综合管沟的状态进行监控，采集温度、烟雾、气体成分、视频等信息。

3.6 车载柴油发电机组做应急电源

为提高煤矿在极端情况下保障基本供电的能力，有必要配置车载柴油发电机组做应急电源。目前，国内最大的10kV车载发电机组已经可以做到2400KW。通过理论计算，2台2400KW的车载柴油发电机组并列使用可以满足1200kW电动机直接启动要求，保证正常运行后，并且具备3960kW阻性负载容量空间，下一级最大直接启动容量仍可达到900kW，可以滿足矿井的应急电源要求。

3.7 电气开关整定计算系统

煤矿企业整定计算均存在以下问题：人工计算精度不准确、而且效率较低，对保护整定规程不熟悉、对整定保护的算法不熟悉，导致不同的技术人员对整定计算的理解不一致，导致计算的保护定值也不统一；不同的部门之间供电设计、计算不能协同工作，供电数据及参数不能共享；计算参数不正确，导致从地面到井下的短路电流以及整定保护的不能很好的配合。建议：研究电气开关整定计算系统，整定人员将参数录入系统，整定结果可自动生成，整定人员确定整定值后，管理人员可在系统中进行校核、审批。

3.8 断路器手车电动操作

在推行变电所无人值守前，有必要将断路器手车改造为电动操作，避免误操作造成的事故扩大。建议先对35kV以上电压等级变电站的开关进行改造。

3.9 研究电气设备及主要备件的选型

有必要对该企业在用电气设备的使用情况进行统计分析，淘汰质量差的产品、调研设备厂家，对关键元器件建立采购短名单厂家目录。

4 降低电费支出

4.1 借鉴魏桥集团电改模式，创新公司用电方式

2017年，该企业计划使用3000万度厂用电，预计可节约电费支出394万元/年。该企业配套电厂较多，这种用电模式可继续大力推广。

4.2 电价有下浮空间

该企业同地方电网公司执行的电费计价方式，为固定电价0.582元/度，未执行大工业用户电价，不再单独考虑电度电价和基本电费，用电成本较高，建议安排专人协调修改电价事宜。

5 人员结构优化

5.1 供电管理单位人员优化

该企业供电管理单位共有人员468人（不含架空线路维护），其中83人为劳务工。架空线路维护外委人员34人。下表为同某供电公司的对标数据（注：对标仅针对企业供电管理运行、维护人员）。