煤矿供电经营管理中计量误差探析

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0引言

神东煤炭集团公司是神华集团最大的煤炭生产基地，生产技术和设备先进，原煤年产量2亿多t，千百万t级煤矿分布于晋陕蒙地区。近几年，为进一步提高煤炭产量和质量，该公司不断引进先进设备及煤炭生产的配套设备。针对这种变化，神华神东供电中心结合煤矿生产特点，积极调整更新供电设备及供电方式，努力满足煤矿生产用电要求。然而，由于种种原因，常常发生计量误差，对供电经营管理工作造成了一定影响。因此，分析煤矿供电经营管理中的电量计量误差原因并寻找对策，具有重要意义。

1煤矿生产用电特点

煤矿生产用电的特点主要表现在以下5个方面：①煤矿的生产设备功率大，生产时负荷集中，且多为感性设备；②生产设备启动时间长，启动电流大；③受矿井环境及煤层结构等影响，生产时负荷波动较大；④设备检修、调整、调试时负荷较小；⑤矿井内的电缆线路及设备容易发生故障。

2目前煤矿电量计量方式

由于煤矿供电属于一级用户，因此煤矿的供电方式采用双回路或多回路供电网络。为便于供电经营管理，在各出口进行电能计量，以感应式电能表和电子式电能表为终端计量装置，电能表及互感器的误差等级为0.2和0.5级。运行中的电能表按月进行电量的统计结算，各类数据按小时进行记录。计量装置每年进行一次现场校验或轮换。

3电量计量误差分析

在煤矿供电经营管理中，导致电量计量误差的因素比较复杂，涉及设备、环境、人员等多方面因素。

3.1计量装置因素

供电中心根据煤矿生产用电的特点，在每个煤矿附近都配套至少1个35kV变电站，来降低损耗、提高供电可靠率及供电质量。为满足煤矿生产对大功率、大电流的要求，在供电出口配置的电流互感器都比较大。煤矿正常生产时，由于大多是大功率设备，负荷电流较大且不稳定，如大型综采设备或露天煤矿的高压电铲等，启动时或煤层和地质结构发生明显变化时，电流的波动大。但煤矿停产时，负荷电流较小，时常会超出电能表的精度范围。计量装置中的电压互感器、电流互感器都是电磁式的。电磁式互感器极易受到系统、环境及自身的影响而造成计量误差，如二次回路缺相、换相、导体表面氧化、系统故障等，都会影响到计量的准确性，出现计量误差[2]。早期的计量装置误差等级大多为0.5级。随着煤矿生产规模的不断扩大，用电量也大幅度增加。由于误差等级的限制，月度结算网损电量明显增大。如一个年产500万t的煤矿，月度电量在1000万千瓦时以上，按误差等级0.5计算，月度网损电量达5万千瓦时。为降低计量误差，将部分出口电能表更新为0.2S级三相三线电子式电能表。电子式电能表由电子原件构成，通过电流、电压采样、转换、功率计算来实现电能计量。在煤矿供电回路中，由于负荷的波动、接地及短路故障，在电能表内会产生相应的电流、电压变化。长时间的变化会使电子式电能表内部的电子元件的电气特性发生变化，使电能表产生误差[3]。在日常供电经营管理中，通过对变电站计量装置和电量的分析，发现计量装置受系统和环境影响较为普遍，如计量装置接线端子及二次回路导体连接部分氧化、电子式电能表电阻阻值的变化、电容器容量的变化等。

3.2装置安装、维护、检测因素

在计量装置安装过程中，使用的设备、材料及安装工艺不符合规定要求，也是造成电量计量误差的原因。实际中常见的问题有：在三相三线电能表接线时，电流回路接地线接错位置；电压回路与电流回路相序不对应；接线端子连接不当，误将计量线接到保护端子，或接到准确等级与电能表不对应的端子；接线端子螺丝拧紧力度不够，导致短时间内氧化使回路电阻增大等。按规定，计量装置要定期检查维护，运行环境有明显变化、系统发生故障时要及时检查检测。要对计量装置的连接处、开关、导线、端子、电能表及电流、电压进行检查，检查有无接触不好、打火放电、受潮、发热、断线或损坏等现象，发现异常要及时记录并汇报处理。然而，变电站值班人员在进行维护时，主要以一次供电设备为主，往往忽视对计量装置的检查维护，因此不能及时发现异常并记录，导致电量结算时出现误差。由于煤矿供电主要以电缆线路为主，停送电操作频繁，易产生浪涌电压，又加之电力电缆线路长、接头多，所以接地、短路故障较多，对计量装置有一定影响。在夏季，还会受到雷电的影响。所以，因内、外过电压造成电压互感器一次熔断器熔断是影响计量误差的主要原因之一。检修人员在对计量装置进行现场校验、轮换时，主要针对电能表进行校验、轮换及二次回路的极性检测，疏忽对二次回路阻抗的检测和电流、电压波形的检测，这也是造成计量误差的原因之一。电流二次回路开路、短路、回路电阻增大等都会引起计量误差，严重时甚至会损坏计量装置。

3.3环境因素

煤矿周边的污染较大，主要污染物为煤炭粉尘。污染物主要聚集在互感器二次端子及电能表接线端子处。由于煤炭粉尘具有一定的导电特性，聚集过多就会形成电流回路，产生分流或放电，影响计量，严重时甚至会造成计量装置的损坏。同时，粉尘还容易吸收水分。雨季时，附着的粉尘因吸收水分而变潮湿，雨水与煤炭粉尘中的硫化物发生反应后形成弱酸性物质，会慢慢腐蚀计量装置金属部分，极易造成导体接触电阻增大、回路之间放电、断线、短路、开路等故障，导致计量误差和装置损坏。正常情况下，计量装置的接线端子是被专业部门封闭的，严禁其他人员打开。所以，运维人员很难发现或清扫处理集聚在接线端子处的灰尘，大多数是在出现计量误差异常或电能表显示异常时才发现故障的。雷电也是影响计量装置的原因之一。当系统或线路遭受雷击时，不论是直击雷还是感应雷，都会在电网上产生雷击过电压。电能计量装置及自动化终端计量设备是一类电子产品，雷击过电压会对其造成不同程度的影响。

3.4系统因素

煤矿供电系统主要以电力电缆线路为主，随着矿井或采区的推进不断延伸。受环境和生产方式的影响，煤矿电力系统故障较多。常见的故障有接地、短路以及三相电流、电压不平衡。当供电系统发生接地时，中性点不接地系统可以继续运行。但此时的电压会发生变化，未接地相的电压会升高。计量装置长时间运行在过电压下，温度会升高，影响装置的准确性。双回路或多回路供电的煤矿在生产时，负荷并不是平均分配在各个回路中，而是以一个回路为主供电回路，其余回路作为备用回路或辅助回路。煤矿生产时，负荷集中的回路计量装置运行正常，备用回路或辅助回路负荷很小，如只连接一个空载变压器或几千瓦设备，这时候反应在计量装置二次回路中的电流极小，以至超出计量装置的精度范围。系统电压波动、短路、谐振等也会对计量产生影响。特别是短路，线路发生短路时，瞬间产生十几千安或几十千安的短路电流，在计量装置二次回路中同时产生一个冲击电流。虽然时间很短，但也会对计量装置特别是对电子式电能表，产生比额定电流高出几十倍甚至上百倍的冲击电流，从而对内部的电子元件造成一定程度的影响。在供电系统中，对一些主要馈出线都安装一套自动重合闸装置，目的是提高供电的可靠率。重合闸大多为一次重合，也有个别为二次重合。一次重合时间较短，根据实际情况整定在1s左右，但二次重合时间一般都较长，大于5s。因此当发生永久性事故重合闸装置动作时，一次重合会有两次故障冲击电流，同时会伴随着电压的急剧下降。此时的电能表会遭受到两次较大的冲击电流和浪涌电压，对电能表特别是电子式电能表的影响较大，电子元件会因受到电流、电压的影响而使其电气特性发生短时间异常或不可逆转的损伤。由于损伤程度不同，较轻的损伤很难被发现，只有在校验时才能被检测出来，而这些短时间的异常和损伤或多或少都会引起电能计量的误差。

3.5数据存储、记录装置因素

目前计量电能表主要以感应式和电子式为主。电子式电能表的数据通过接口传输到外部存储装置中，而感应式电能表的数据则主要依靠人员按时记录。感应式电能表一般情况下不会丢失数据，即使发生故障或损坏，大多数情况下也可以读取当时的数据。而电子式电能表靠内部的存储装置和外接存储装置进行数据记录，一旦电能表内部电路发生故障，电能表的数据就会失准，从而外部存储的数据也相应失准。如有高压窜入或遭受雷击，电能表及外部连接的存储设备也很有可能会遭到破环，造成数据丢失，而且很难恢复。

3.6人为因素

变电站都装有两套以上的电压互感器，来提供系统保护、监视、测量电源。为保证互感器二次电压回路可靠供电，都装有电压互感器并列装置。当其中一套电压互感器发生故障时，通过工作人员及时操作并列装置，来保证系统保护、监视、测量的电压参数。当电压互感器发生故障时，由于工作人员操作不及时或操作不当，而造成计量装置缺相运行导致计量误差。同时，对电压互感器发生故障的时间、计量装置检修更换数据记录不及时或不准确，也同样会导致计量误差。此外，检修人员不按规定进行操作、组装、使用、调校也会导致计量误差。不法分子通过人为手段使计量装置少走或不走来获取经济利益，会造成计量装置异常，但近几年随着供电管理的加强，窃电行为基本杜绝。

4网损控制

通过对供电中心所管辖变电站的计量装置与数据的统计和分析，产生误差的主要原因与季节、设备等有关。夏秋季雷电、雨水较多，是供电线路和设备事故的多发季节，电压互感器的缺相运行是导致计量误差的主要原因，其次是二次回路和电能表。在供电经营管理工作中，要有针对性地提高供电的可靠率，降低供电网损。

4.1调整供电方式

把煤矿的辅助负荷从原供电回路中分离出来，单独供电。根据负荷调整计量装置的容量，尽量避免负荷峰谷差过大以至超出电能表的精度范围和互感器的额定容量。供电回路采用分列运行方式，避免因环路供电而导致有功倒送产生误差或事故时造成的影响范围过大。用户要及时调整负荷，尽量使三相负荷电流均衡。

4.2合理选择、更新、校验计量装置

根据用电性质及负荷情况，选择适应性较强、精度合适的计量装置，减少误差，降低网损。针对煤矿供电线路，应加强检查检测，适当调整电能表检测、轮换时间，定期对计量装置及二次回路进行检测、维护。

4.3限制系统故障产生的危害

针对造成计量误差的系统因素，通过投入消弧装置、电力电容器及电抗器，稳定系统电压，提高系统供电质量，降低、消除系统的故障电流的冲击。

4.4加强设备管理

对运行中的计量设备加强管理，按规定进行检查维护，发现异常及时记录汇报处理。遇有特殊天气、系统故障时要加强检查巡视，特别是加强夏季的管理工作，重点检查计量装置有无接触不好、打火放电、受潮、发热、断线或损坏等情况。电压互感器一次熔断器熔断时，必须及时记录其发生及恢复时间。如有电压互感器并列装置，要及时并列运行，保证二次电压回路的供电。

4.5加强数据存储

重点计量数据要通过光纤传输存储，避免高压及雷电的影响。存储设备要有专人管理，保证设备正常运行，存储数据准确。

4.6完善档案管理

（1）建立详细的用户资料，及时了解掌握用户的生产和设备调整使用情况及煤炭生产计划，根据煤矿生产计划有重点、有针对性地调整供电经营管理工作。

（2）完善计量装置的维护、检修、轮换等技术档案及台账，与各部门协调工作，及时更新档案、台账资料。

（3）及时汇总月度、季度、年度经营数据并进行分析，通过分析发现问题、及时处理。

（4）利用网络平台与用户共同建立数据分享库。通过网络数据库既可以了解用户的生产计划和设备更新、调整、使用情况，也可以让用户了解供电经营管理的情况，减少不必要的纠纷。通过双方及时更新必要的数据和资料，可以有效提高经营管理工作。

5结语

通过对供电经营管理计量误差分析得出，控制、降低网损和加强人员管理是重点，而合理配置计量装置、及时调整运行方式、加强经营管理是降低网损的关键，此外定期维护、检查计量装置，投入消弧装置和无功补偿装置提高供电质量也是降低网损的有效措施。这些措施的采取，能够有效减少煤矿供电经营管理中的计量误差。

作者：王铜凤 单位：神华神东供电中心