论文部分内容阅读
【摘 要】现代矿山企业的动力是电力，保证电力供应的可靠性和安全性，并达到到技术和经济方式合欢是满足工业生产需要的关键因素。本文在分析煤矿井下低压供电系统现状的基础上，论述了如何增加煤矿供电安全性和可靠性以及煤矿供电系统的数字化发展前景。
【关键词】安全性 可靠性 数字化煤炭供电系统
一般而言，煤炭资源的开采多数是井底作业，由于特殊的结构和开采手段，煤矿井下环境非常恶劣。而且，再开采的表面还有大量的化学物质很容易导致爆炸，极易因为用电不当，导致用电设备出现漏电等现象，从而引发很多意外事故的出现。
一、煤矿供电系统现状分析
随着时代的进步，很多高科技技术也在煤矿井下机电设备中开采中应用，其中包括自动控制技术、通信技术和电力电子技术等。当代煤矿井下的重要的操作设备均具有很多自动化水平比较高的大功率机电设备，大幅度的增加了煤矿井下开采的自动化水平。因为使用新型的增安型和防爆型电器设备，煤矿井下供电系统的安全性得到了大幅度的提高。但是由于很多煤矿井下供电系统中的不均的负荷分配、严重的谐波污染以及不匹配的设备型号等问题的存在，井下安全用电问题依旧存在很多的安全隐患，从而导致事故的发生。第一，煤矿井下供电系统中主变压器容量过小。井下负荷容量一般都大于供电系统原设计，所以，处于低效工况下运行下的主变压器长期，不仅使供电可靠性及供电质量水平下降，同时由于系统一直在过负荷状态下运行，极易使变压器绝缘老化、过热以及供电电缆发热燃烧，从而引起瓦斯爆炸问题。第二，供电电能的质量水平比较低。煤矿矿井操作范围比较小，并且处于多工种同时作业的环境中，因此井下煤炭生产中对安全用电就需要更为严格的要求。目前在井下供电系统中大量使用变频整流设备，其在正常工作状态下会发射谐波分量，可以经由低压供电线路进入煤矿矿井低压供电系统中，打乱井下电网中的有功和无功间的平衡，使供电电压出现畸变产生低质量电能，降低井下开采设备运行效率，影响井下供电系统安全可靠的运行。近年来，由于受到建筑技术水平较低以及投资资金的制约，在线安全监测煤矿矿井供电系统的自动化水平较为落后，大多数煤矿矿井中未在供电系统中安装安全实时监测监控系统，使得井下供电系统的运行情况不能及时快速的反应为地面的监控人员，从而导致地面上相应的管理用电人员不能实时掌控井下使用状态，从而导致危险事故的发生。
二、完善煤矿供电系统的措施
第一，保证电力供应的安全性和可靠性。电力供应的安全性是指降低由于发生触电事故及电器故障等原因引起爆炸等严重事故的可能性，可靠性是指供电系统可以连续供电的可靠程度。矿山上复杂的环境很容易产生意外事故，所以需要采取一系列的安全措施来预防此类事故的发生，主要有防炸，过电流保护以及防触电过负载等措施，同时还需要拟定相关的规章制度，并严格遵守，以确保供电的安全性。 第二，保证电力供应的电能质量。在满足电力供应的安全性和可靠性的基础上，确保供电技术合理即供电质量同样具有重要的意义。一般情况下，在电压偏移不足±5%以及频率偏移不足±0.2-±0.5赫兹时，往往就可以认为是电源良好的表现。在上述条件得到较好满足基础上，需要不断增加供电系统简单化及安装操作便捷化，使其能够以较少的投资和运行费用，获得最大化的收益。另外，由于可控硅及大功率整流广泛应用，在一定程度上增加了原电网中的谐波量，这样容易导致电力电容出现过负载现象，从而留下了事故发生的不安全隐患。因此，需要积极采取科学合理的技术措施来对电能质量进行保驾护航。煤矿井下开采的可靠安全及经济节能用电依赖于科学可靠的供配电结构。各个分支回路均为独立运行的状态，因为应积极对开采供电结构进行适时调整与并努力实现其内部配电线路结构的动态优化，以使冗余线路和供配电过渡环节减少，从而保证供电系统的安全经济运行及获得良好的经济效益和持续发展。一般而言，一些高耗能型或高隐患非安全型设备存在供电系统当，这就要求对这些设备进行淘汰，并及时进行重新规划及选型。低压供电系统必须具有良好的安全可靠性，要做到这一点资金投入必不可少，且要加大对资金的深入投入，确保井下煤炭开采工作的科学、高效、经济及持续发展。对于低压供电系统，在进行技术改造和继电保护设计的过程中，需要考虑选择性断电控制和分级闭锁技术，确保井下各机电设备可以节能经济、稳定高效的运行，从而可以保障矿井低壓供电系统供电过程的可靠性和安全性。在设备有功及无功容量的自身调节功能，一方面能够使矿井低压供电系统的安全性增加，由于供电系统更为可靠，同时提高了对应的供电综合质量水平；另外，也抑制了由于各机电设备运行时产生的高次谐波分量，从而使供配电网收到的谐波冲击进一步降低，确保了各个煤矿开采机电设备能够稳定、高效的持续运行，延长了这些设备的综合使用寿命。按照选择性断电和分级闭锁原则，为了有效防范井下员工出现人为错误操作而引发事故，应积极在低压供电系统中构筑完善的继电保护系统，进而可以有效增强矿井供电系统的防火防爆及综合安全性能。
三、煤矿供电系统的数字化
现阶段，在我国多级辐射状是煤炭企业电网较为常用的供电模式，具有其自身的缺陷：第一，因为存在较多的延伸级数，各级保护时限在上级电网配合时限变短的情况下往往也无法有效配合；第二，因而存在增大的供电系统容量以及增多的供电线路短，同时各个级别短路电流的距离往往很近，这种情况下，各个级别的保护电流定值也很难得到有效配合。数字化变电站采用了光缆联结，节省了大量的控制电缆，降低了土方量，既节省了投资，又便于施工，最终数字化变电站与常规综合自动化系统变电站综合费用应大致相当，甚至更低。
作者简介：
赵占区，机电一体化工程专业，开滦蔚州矿业公司北阳庄矿井筹建处。
【关键词】安全性 可靠性 数字化煤炭供电系统
一般而言，煤炭资源的开采多数是井底作业，由于特殊的结构和开采手段，煤矿井下环境非常恶劣。而且，再开采的表面还有大量的化学物质很容易导致爆炸，极易因为用电不当，导致用电设备出现漏电等现象，从而引发很多意外事故的出现。
一、煤矿供电系统现状分析
随着时代的进步，很多高科技技术也在煤矿井下机电设备中开采中应用，其中包括自动控制技术、通信技术和电力电子技术等。当代煤矿井下的重要的操作设备均具有很多自动化水平比较高的大功率机电设备，大幅度的增加了煤矿井下开采的自动化水平。因为使用新型的增安型和防爆型电器设备，煤矿井下供电系统的安全性得到了大幅度的提高。但是由于很多煤矿井下供电系统中的不均的负荷分配、严重的谐波污染以及不匹配的设备型号等问题的存在，井下安全用电问题依旧存在很多的安全隐患，从而导致事故的发生。第一，煤矿井下供电系统中主变压器容量过小。井下负荷容量一般都大于供电系统原设计，所以，处于低效工况下运行下的主变压器长期，不仅使供电可靠性及供电质量水平下降，同时由于系统一直在过负荷状态下运行，极易使变压器绝缘老化、过热以及供电电缆发热燃烧，从而引起瓦斯爆炸问题。第二，供电电能的质量水平比较低。煤矿矿井操作范围比较小，并且处于多工种同时作业的环境中，因此井下煤炭生产中对安全用电就需要更为严格的要求。目前在井下供电系统中大量使用变频整流设备，其在正常工作状态下会发射谐波分量，可以经由低压供电线路进入煤矿矿井低压供电系统中，打乱井下电网中的有功和无功间的平衡，使供电电压出现畸变产生低质量电能，降低井下开采设备运行效率，影响井下供电系统安全可靠的运行。近年来，由于受到建筑技术水平较低以及投资资金的制约，在线安全监测煤矿矿井供电系统的自动化水平较为落后，大多数煤矿矿井中未在供电系统中安装安全实时监测监控系统，使得井下供电系统的运行情况不能及时快速的反应为地面的监控人员，从而导致地面上相应的管理用电人员不能实时掌控井下使用状态，从而导致危险事故的发生。
二、完善煤矿供电系统的措施
第一，保证电力供应的安全性和可靠性。电力供应的安全性是指降低由于发生触电事故及电器故障等原因引起爆炸等严重事故的可能性，可靠性是指供电系统可以连续供电的可靠程度。矿山上复杂的环境很容易产生意外事故，所以需要采取一系列的安全措施来预防此类事故的发生，主要有防炸，过电流保护以及防触电过负载等措施，同时还需要拟定相关的规章制度，并严格遵守，以确保供电的安全性。 第二，保证电力供应的电能质量。在满足电力供应的安全性和可靠性的基础上，确保供电技术合理即供电质量同样具有重要的意义。一般情况下，在电压偏移不足±5%以及频率偏移不足±0.2-±0.5赫兹时，往往就可以认为是电源良好的表现。在上述条件得到较好满足基础上，需要不断增加供电系统简单化及安装操作便捷化，使其能够以较少的投资和运行费用，获得最大化的收益。另外，由于可控硅及大功率整流广泛应用，在一定程度上增加了原电网中的谐波量，这样容易导致电力电容出现过负载现象，从而留下了事故发生的不安全隐患。因此，需要积极采取科学合理的技术措施来对电能质量进行保驾护航。煤矿井下开采的可靠安全及经济节能用电依赖于科学可靠的供配电结构。各个分支回路均为独立运行的状态，因为应积极对开采供电结构进行适时调整与并努力实现其内部配电线路结构的动态优化，以使冗余线路和供配电过渡环节减少，从而保证供电系统的安全经济运行及获得良好的经济效益和持续发展。一般而言，一些高耗能型或高隐患非安全型设备存在供电系统当，这就要求对这些设备进行淘汰，并及时进行重新规划及选型。低压供电系统必须具有良好的安全可靠性，要做到这一点资金投入必不可少，且要加大对资金的深入投入，确保井下煤炭开采工作的科学、高效、经济及持续发展。对于低压供电系统，在进行技术改造和继电保护设计的过程中，需要考虑选择性断电控制和分级闭锁技术，确保井下各机电设备可以节能经济、稳定高效的运行，从而可以保障矿井低壓供电系统供电过程的可靠性和安全性。在设备有功及无功容量的自身调节功能，一方面能够使矿井低压供电系统的安全性增加，由于供电系统更为可靠，同时提高了对应的供电综合质量水平；另外，也抑制了由于各机电设备运行时产生的高次谐波分量，从而使供配电网收到的谐波冲击进一步降低，确保了各个煤矿开采机电设备能够稳定、高效的持续运行，延长了这些设备的综合使用寿命。按照选择性断电和分级闭锁原则，为了有效防范井下员工出现人为错误操作而引发事故，应积极在低压供电系统中构筑完善的继电保护系统，进而可以有效增强矿井供电系统的防火防爆及综合安全性能。
三、煤矿供电系统的数字化
现阶段，在我国多级辐射状是煤炭企业电网较为常用的供电模式，具有其自身的缺陷：第一，因为存在较多的延伸级数，各级保护时限在上级电网配合时限变短的情况下往往也无法有效配合；第二，因而存在增大的供电系统容量以及增多的供电线路短，同时各个级别短路电流的距离往往很近，这种情况下，各个级别的保护电流定值也很难得到有效配合。数字化变电站采用了光缆联结，节省了大量的控制电缆，降低了土方量，既节省了投资，又便于施工，最终数字化变电站与常规综合自动化系统变电站综合费用应大致相当，甚至更低。
作者简介：
赵占区，机电一体化工程专业，开滦蔚州矿业公司北阳庄矿井筹建处。