煤矿井下分区供电技术研究应用

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关键词：井下分区；关键技术；测量数据；治理方案

一般情况下，煤矿井下用电设备数量较多，电缆线路也处于无规划延伸状态，促使煤矿电网电源和负荷中心之间的电气距离大大缩短，让短路电流迅速提升，引发供电能力不足现象，不利于煤矿井下安全生产工作的执行。从之前数据研究中能够看出，煤矿供电系统出现单向接地故障的概率很高，占总事故的80%左右。因此，相关工作人员应避免井下配电网电容电流超标现象，避免对企业正常发展产生影响。

1井下分压供电可行性探讨

应用带分抽头隔离变压器进行电网分区操作时，如果供电线路较长，隔离变压器能够做到对供电线路电压的合理性调节，同时，起到隔离电网谐波的作用，强化煤矿电网中的电能质量。对于该项研究内容，主要涉及的创新技术内容包括以下几方面：

1.1分区供电的可行性研究

很多时候，煤矿井下用电设备会出现增多情况，此时，井下供电系统变得十分薄弱，影响整体供可靠性。对于常规供电改造，虽然可以将该类问题改善，但由于整个实施周期较长，项目影响范围较广。因此，部分煤矿企业选择引进直觉模糊算法，以及PSASP仿真技术，实现对之前常规技术的合理改造，建立新的分区供电方案，并从经济性和协调性等方面着手，执行对比分析操作，将分区供电技术的优越性特点体现出来。

1.2隔离变压器提高接地选线准确性

从现场研究结果中能够看出，很多煤矿漏电保护装置无法与供电系统接地需求保持同步，这也使得改造工作的开展显得十分必要。工作人员可以通过隔离变压器让煤矿电网地面和井下电网处于相互独立状态，并与煤矿实际情况相互结合，将漏电保护选择性问题彻底解决，强化漏电保护识别效率。上述操作的本质在于将供电系统地面和井下独立设计，避免出现统一中性点接地方式，这样一来，地面和井下中性点接地方式会出现明显变化，确保漏电保护功能更加健全。

2煤矿井下分区供电关键技术

2.1电网评估体系

总的来说，煤矿企业生产能力较高，这也导致整个电力负荷处于增加状态，很多新形式的用电设备和变电设备相继投入应用，尤其是一些大负荷中心的设立，以及不同层开采面电网的相互连接，对于煤矿电网安全性和可靠性提出了更高要求。现阶段，在实际电网评估过程中，涉及的科学手段内容有很多，相关工作人员需要考虑生产情况，以及电网规模，将整体经济性特点呈现出来，通过该项操作，设备主体可靠性和电网抗风险能力越来越强，能够做到对环境的友好评价，为后续研究操作提供有利条件。

2.2接地保护选线技术

站在整体角度来说，接地选线对于生产应用能够表现出较强的促进意义，大幅度降低非故障问题的出现概率，更好地保护设备不受损伤，由于过电压问题而引发的人员伤亡事件也能避免。从20世纪50年代开始，我国开始学习前苏联的发展经验，对接地选线相关技术进行全面研究，借助零序电流过流等原理，执行有效的选线操作。从实际应用中也能够看出，由于手半波和有功分量综合选线装置应用，让选线成功率大幅提升。如果是单一判据以及原理，很难满足选线要求，此时，工作人员可以借助模糊数学和神经网络等现代化手段，对选线操作进行全面研究。现阶段，随着微电子技术的不断发展，高速DSP以及嵌入式系统得到了结合应用，这对于接地产生的高频暂态信号能够进行全方位研究，所取得的成绩极为明显。

2.3基于零序回路的电容电流技术

从配电网零序网络研究中能够看出，变压器和架空线属于主要应用元件。其中，变压器零序等值电流和外电路处于连接状态，而且与零序电流流通路径存在直接关系。另外，上述情况与变压器三相绕组连接形式，以及中性点是否处于接地状态等同样存在联系。更重要的是，架空线中的零序电抗和平行线回路数量之间的关联性同样明显。如果改用分区供电，原有中性点不接地配电网络中的零序拓扑结构也会发生变化，实现零序网络分层分区，最终实现整个电容电流的全面治理。

3煤矿井下分区供电技术的具体应用

3.1数据收集和治理方案

为了更好地强化应用效果，工作人员需要对实际供电系统中的基本数据以及发生接地故障时的历史数据进行全面收集和整理，制定合理的电容电流治理方案。其次，还要做好煤矿内部变电站6KV线路电容电流的测量工作，将实际电容电流分布情况展示出来。最后，做好测量电容电流的整理工作，最终明确煤矿供电可行性研究。另外，在治理方案研究上，工作人员第一步要做的就是制定最佳的分区供电电容电流治理手段，将制定具体的内容探讨计划，降低相关问题的出现几率。相关管理者还要根据实际情况，制定合理的隔离变压器选型以及保护计划，了解隔离变压器参数以及保护配置等内容，这也是展示技术可行性的根本所在，最终确定最佳的技术手段。

3.2运行分析

首先，在测量分区治理后的电容电流时，最主要的测量对象有地面6kV系统，以及井下中央变电所。更重要的是，当所有治理结果测量出来后，工作人员还要对电容电流分布情况进行详细对比，明确其有效性和可推广性特点。其次，在隔离变压器调试阶段中，相关工作人员同样需要执行良好的运行记录操作。最后，在整个项目创新研究中，涉及很多新兴技术，最常见的内容有分区供电可行性研究、利用隔离变压器强化接地选线准确性、以零序回路电容电流技术研究为基础的分析操作。

3.3测量数据处理

为了方便研究，以某煤矿6kV电网隔离变压器运行情况为例，在该类电网隔离变压器的作用下，实际电容电流得到了有效治理，电网中的4个区域电容电流数值均不会超过20A，与国家相关规定能够保持同步。需要注意的是，为了将单向接地保护的可靠性和选择性特点呈现出来，需避免地面接地对井下供电系统产生影响，这也是维护整个电网系统平稳运行的根本所在。当单向接地故障影响面缩小之后，故障处理时间也能大幅缩短，最终避免出现漏电问题，让主体供电操作变得更为可靠。纵观整个现场实际测量数据工作的执行，工作人员需要将隔离变压器投入运行前的数据罗列出来，从对比隔离变压器投运前后电容电流中能够看出，当实现隔离变压器分区后，电容电流能够得到全面治理，让实际电容电流参数与煤矿安全参数处于同步状态。但从实际测量数据处理中也能够看出，很多数据具备明显的不确定性特点。在实际井下供电系统规划之中，主要是根据生产计划和采掘进度制定的。实际电气设备采购以及维护成本处于变化状态，不确定性较强，煤矿开采中往往也伴随着一些不确定特点，在实际测量数据处理上，工作人员需要对这些问题进行全面考虑，避免出现数据不准确等现象，对后续工作开展产生影响。

3.4应用效果分析

借助分区供电解决煤矿电网单向接地电容电流问题，能够有效避免消弧线圈对井下接地保护装置产生影响。如果能够利用隔离变压器对限流电抗器进行替代，整个系统的运行方式将会出现很大改善，灵活性极强，同时，也能降低漏电事故的出现概率，将漏电故障处理时间大大缩短，强化整个供电系统的安全性和可靠性。从该煤矿研究中也能够看出，工作人员首先要做的就是执行隔离变压器分区改造工作，将煤矿电网短路电流和电容电流超标问题解决。其次，让井下选择性接地保护装置动作的可靠性和选择性变得更加突出。再次，通过分抽头隔离变压器方式开展电网分区操作时，如果供电线路较长，隔离变压器可以对供电线路中的电压进行全面调节，抑制电网谐波，这也是强化煤矿电网电能质量的本质所在。最后，地面接地并不会对井下供电系统产生严重影响，而且还能提升单向接地故障的预防效果。

4结语

综上所述，从实际隔离变压器分区改造前后电容电流测量对比中能够看出，对于供电系统电容电流治理效果的提升十分明显，推广价值较高。在分区供电的作用下，每个分区电容电流均处于允许值范围内，将煤矿电网电容电流过大问题全面解决，将主体操作的灵敏性和准确性特点呈现出来。

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作者：靳瑞俊 单位：山西介休义棠城峰煤业有限公司