晋城地区煤矿用户供电风险分析与管控策略探讨

2021-08-05王新瑞毛俊杰

江西电力 2021年8期

王新瑞，毛俊杰，卫科

（国网晋城供电公司，山西晋城 048000）

0 引言

晋城地区电力用户以煤、化工用户为主，现共有108 家煤炭一级重要用户，110 座变电站，其中37.3% 为高瓦斯矿井，共41 座。煤矿用户线路214 条，占用户线路的48.7%。煤矿安全生产是直接关系国家能源安全、社会稳定和民生大计的问题。保证煤矿高危用户的供电可靠性对于煤矿安全生产意义重大，是地区电网运行管理的重中之重。

1 晋城煤矿用户供电现状分析

1.1 煤矿用户供电运行方式的规定

《煤矿安全规程》对煤矿用户供电运行方式的规定[1]：

1）矿井应有两回路电源线路（即来自两个不同变电站或来自不同电源进线的同一变电站的两段母线）。当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应担负矿井全部用电负荷。

2）区域内不具备双回路电源的矿井，应报安全生产许可证的发放部门审查。

3）矿井供电电源线路上不得分接任何负荷。

根据上述规定，煤矿电源供电方式可分为4 类，如图1所示，其中，前三种类型满足双电源供电要求，第四种类型不满足双电源供电要求。

图1 煤矿典型供电示意图

1.2 晋城煤矿用户供电方式分类

按照《煤矿安全规程》中煤矿电源供电方式分类标准划分，晋城地区煤矿用户分类情况统计如表1所示。

表1 煤矿用户分类情况统计表

结合地区煤矿用户实际供电接线方式，进一步化分类，可归纳为九种供电类型，如图2所示。

图2 晋城煤矿用户供电系统分类示意图

2 煤矿用户供电风险分析

通过对细化后的地区煤矿用户供电方式全面梳理，共存在四类问题，存在一定的供电风险，影响用户供电可靠性。

2.1 部分用户站存在五级电网事件风险

依据《国家电网公司安全事故调查规程》规定“地市级以上地方人民政府有关部门确定的特级或一级重要电力用户电网侧供电全部中断”，构成五级电网事件。本地区煤矿用户供电类型属于类型一、二的情况不存在供电风险，但供电类型三中共计23座变电站存在电源点停电引发的五级电网事件风险。情况统计如表2所示。

表2 供电类型分类

2.2 部分用户站不满足相关规程规定

部分煤矿变电站虽然具备双电源配置，但不满足相关规程规定，具体统计情况如表3所示。

表3 不满足规程要求情况统计

2.3 粗放式电网管理模式存在安全隐患

1）供电公司对重要用户管理精益化水平有待提高。

由于煤矿用户归口管理单位不同，地、县供电公司对煤矿用户的管理执行的标准，如业务受理流程、监管内容和标准以及执行要求存在差异，导致对用户的需求响应不够，电力安全生产存在一定的风险隐患。

2）煤矿用户电气运维人员水平参差不齐。

煤矿用户电气人员流动性大、调控业务流程不熟悉、应急处置能力不足、运行与检修水平不能完全满足设备运维要求。如在倒闸操作等规程的执行上依旧存在不规范问题，导致制度执行落实存在差异，可能导致供电风险。给电网安全运行及用户的安全用电带来重大隐患[2]。

2.3 其它情况

1）部分煤矿存在分布式电源并网情况，增加了电网运行的复杂性和管理难度。

经统计，现有4座110 kV煤矿变电站和4座35 kV煤矿变电站存在瓦斯电厂并网现象。这种情况导致电力业务中如停电计划、方式调整、保护管理、无功电压管理、故障处理等更加复杂。配网多源性不仅增加了调度对象，使调度操作安全风险增加，同时对保护配置提出更高要求。传统单端保护不能满足运行要求，而且还导致故障处置更加复杂。如在主、备供线路停电的极端方式下，可能存在小电源带煤矿用户孤网运行情况，由于小电厂缺乏有效的自动调节系统和控制手段，将导致用户电压质量下降，严重情况下，可能存在人员误操作导致系统非同期并列的情况，增加了故障处置的复杂性和难度，对值班人员的业务水平提出了更高的要求。

2）14 座煤矿双电源间存在相角差或进线为刀闸，不能合环倒方式，事故情况下不能快速恢复供电，存在供电风险。

3 煤矿用户供电风险管控

为了提高煤矿供电安全可靠性，通过分析地区煤矿用户存在的供电风险和供电系统运行管理现状，通过实施各项技术措施与管理措施，构建全方位风险管控体系，实现了对高危用户供电风险的有效管控。

3.1 技术层面

3.1.1 全路径优化煤矿高危客户供电方式

1）对用户及上级电源点的供电方式进行全面梳理，持续推进大分列运行方式调整工作。截至目前，承担煤矿供电的12 座公用站、35 kV 及以上44 座用户站由一主一备供电方式调整为分列运行方式，降低了煤矿全停风险。

2）针对部分煤矿用户双电源间存在相角差的问题，协调5座用户站完成站内改造，通过加装转角变，并调整为分列运行方式，消除了双电源间的相角差，实现了不停电倒方式。

3）结合改造计划，逐步化解一线供两站、由其它煤矿转供及在公用线路并网、同杆架设的供电风险。协调未安装保安电源的用户按规定配足保安电源。规划部门严格审核批复接入方案，杜绝不满足条件的用户接入电网。

3.1.2 完善继电保护及安全自动装置配置

1）对全部涉矿线路开展继电保护定值双向校核和优化调整，向用户书面反馈定值整定优化建议。同时调整重合闸、备自投配合原则，提高上级电源点供电可靠性；调整煤矿上级电源点自动装置投退策略，重合闸、备自投同时投入，备自投优先于重合闸动作，以确保故障情况下，快速恢复供电。

2）针对分布式电源并网存在的问题，制定利用上级电源线路保护或备自投自动装置联切小电源改造方案，备自投联切小电源保护回路改造示意图如图3 所示。在跳进线保护回路中增加中间继电器，同时将中间继电器常开触点接入小电源跳闸回路中。当煤矿上级电源点的供电线路发生故障时，线路保护和备自投动作，跳进线1或进线2，跳进线保护回路中利用跳位接点TJ启动中间继电器，中间继电器带电后，跳小电源保护跳闸回路接通，以实现故障情况下能够快速切除小电源。另外，利用上级电源线路差动保护中的备用跳闸接点也可以实现联切功能。目前已完成了3 座变电站联切小电源的综自改造工作。有效的防止了系统孤网运行可能存在非同期并列的极端情况。