浅谈煤矿分区供电的意义

2021-05-06付海恩冀中能源股份有限公司

消费导刊 2021年11期

付海恩冀中能源股份有限公司

一、煤矿对供电的一些基本要求

供电可靠性要高，所谓供电可靠，就是要求供电时不能间断。一旦矿井发生供电中断，极有可能会给矿井、职工人身及财产的安全带来严重威胁。我们现行的《煤矿安全规程》规定：矿井应有两回路来自不同变电所的电源线路，当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。这就说明了供电可靠的重要性。

供电安全性要好，井下供电容易导致触电或由电火花引起的瓦斯、煤尘爆炸等事故，所以，必须采取一系列技术措施，制定严格的规章管理制度，保证矿井的安全供电。

供电质量良好，对于煤矿供电，不但要求电能数量满足生产需要，而且要求供电电能质量良好：即频率波动范围、电压波动范围、谐波参数满足要求。

供电经济性要好，煤矿供电设备大多属于大功率用电设备，耗电量很大，如果没有采取合理的“避峰就谷”措施，或者是整体供电系统的设计不合理，电器设备安装、使用等存在不当情况，就会造成功率因数降低，线路损耗增大，使生产成本上升。因此，保证煤矿供电的经济性意义重大。

二、现阶段煤矿供电中的一些问题

1.个别矿井供电系统电容电流存在过大的现象，更甚者有的矿井电网电容电流已经超出《煤矿安全规程》的要求；在煤矿的供电系统中，电容电流直接可以反映接地电流的大小，煤矿供电系统越来越复杂，接地发生的可能性就越来越大，而当电容电流达到一定程度，就会产生电弧，对煤矿的安全生产造成极大的威胁。2.系统谐波污染加重的问题；随着经济的发展，电力电子技术在最近几年获得较快的发展，一些开关器件被广泛应用于煤矿生产生活中，但其存在功率较大、无功消耗较大的特点，如变频器、无功补偿装置、可控硅等，这些设备在帮助生产的同时，制造出很多谐波，使电网电压波形发生畸变，注入3次、5次、7次、11次谐波超标。3.选择性接地（漏电）保护装置的动作可靠性、灵敏性和准确性不足的问题。

三、煤矿进行合理分区供电的意义

（一）煤矿供电系统中性点运行方式

矿井中性点接地方式是电力系统中一个涉及范围大，且必须重视加以研究分析的问题，中性点运行方式是指电力系统中以星形接线的发电机和变压器，其中性点不同的接地方式，有直接接地，不接地，或者经阻抗接地方式。

简单来说中性点接地方式有两大类:一类是中性点直接接地或经过低阻抗接地，称为大接地电流系统；另一类是中性点不接地，经过消弧线圈或高阻抗接地，称为小接地电流系统。其中采用最广泛的是中性点接地、中性点经过消弧线圈接地和中性点直接接地等三种方式。煤矿井下供电系统必须采用中性点不接地运行方式。

（二）煤矿选择中性点不接地系统的优缺点

煤矿选择中性点不接地系统运行方式，优点是，中性点不接地系统可以提高煤矿供电的可靠性，当发生单相接地故障时，由于不够成回路，所以流过故障点的是由对地电容形成的容性电流，数值很小，可以有效限制单相接地电流，当人体触电时，同样通过人体的电流也很小，不易对生命造成危害；再就是不会出现单相短路，不会产生很大的电弧，这样就不容易引起瓦斯和煤尘爆炸或人员伤亡。整个系统可以维持运行一段时间，在绝缘还没破坏前，最好要及时消除故障，不能在这种状态下长时间运行，一般不超过1－2小时。

缺点：当供电系统发生某一项接地时，另外两相对地电压升高为对应的线电压，极容易造成绝缘薄弱环节被击穿。同时，单相接地电弧可进一步烧坏相间绝缘。所有这些都有可能造成相间短路，引起电气事故。

三、加装隔离变压器进行分区供电的意义

煤矿特殊的工作环境，单项接地发生的概率比较高。矿井电气设备采用中性点不接地的运行方式十分必要，但是，如何规避该运行方式的缺点，更加有效提高煤矿供电的可靠性摆在我们面前，正确合理的采用分区供电，通过隔离变压器，将复杂的供电系统，区分开来，是一个不错的选择。

（一）隔离变压器原理

隔离变压器可以给用电设备提供较为“纯净”的电源电压，它的原理与普通干式变压器相同，其输入绕组与输出绕组在电气上彼此隔离，同样利用电磁感应原理。隔离变压器的输出端跟输入端是完全隔离的，这样就有效的对变压器的输入端（电网供给的电源电压）起到了一个良好的过滤作用。

各个分区的供电系统互不影响，反之亦然，减小了单相接地故障的影响面，提高了供电可靠性，方便了故障排查。从接地选线与井下接地保护角度看，也将大幅提高选线准确率，进一步提高供电可靠性。

（二）隔离变压器作用

1.隔离电压分区供电。隔离变压器的原副边绕线圈各自的电流相互隔离不构成电气回路，输入绕组与输出绕组电气隔离，变压器将大系统从根本上分隔为多个接地小系统。2.隔离单相接地故障。隔离变压器可以有效隔离单相接地故障，任何一侧发生单相接地故障，电容电流只会在本侧构成回流，不会引起另一侧零序电压变化，不会引起另一侧单相对地电压升高。3.抑制干扰。隔离变压器采用三相双绕组结构，对于发现放电、闪电、电机启动、电网切换等其它电网引起的干扰都有抑制作用，可以有效去除奇数次谐波干扰、三次谐波。4.降低短路电流。隔离变压器增加系统阻抗，能有效抑制系统短路电流，使保护装置等容易配合。