礦區(qū)電網(wǎng)安全分析與優(yōu)化

1、礦區(qū)電網(wǎng)安全分析與優(yōu)化一、煤礦電網(wǎng)的特點供電級數(shù)多 地面變電所、井下中央變電所、采區(qū)變電所、移動變電站負(fù)荷集中 負(fù)荷集中在幾個大型設(shè)備上，導(dǎo)致負(fù)荷變化對供電系統(tǒng)影響大大功率設(shè)備多 大功率的設(shè)備對電網(wǎng)的沖擊影響較大二、煤礦電網(wǎng)存在的問題設(shè)計生產(chǎn)能力小，經(jīng)過多次擴容改造，使得電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜；對供電系統(tǒng)缺乏整體性的規(guī)劃，使得運行管理混亂；保護(hù)的越級和無選擇性跳閘；功率因數(shù)的調(diào)整；其它安全隱患 為進(jìn)一步提高煤礦的供電質(zhì)量、供電可靠性，有必要針對該礦高壓電網(wǎng)特點，通過測試、仿真等手段對高壓供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析研究，找出問題，提出整改方案，提高供電系統(tǒng)可靠性。三、煤礦電網(wǎng)安全評價與分析的意義 通過對煤礦供

2、電系統(tǒng)進(jìn)行仿真建模，可實現(xiàn)從系統(tǒng)整體角度對煤礦供電系統(tǒng)供電質(zhì)量及可靠性進(jìn)行分析與安全評價，對接地系統(tǒng)現(xiàn)狀、無功補償現(xiàn)狀、繼電保護(hù)設(shè)置及整定、諧波水平等幾個方面進(jìn)行專題分析與綜合評價。在分析基礎(chǔ)上找出系統(tǒng)存在的問題，為進(jìn)一步改造或擴容提供建議與方案。同時利用分析結(jié)果確定緊急預(yù)案，進(jìn)一步提高供電系統(tǒng)可靠性，確保煤礦安全生產(chǎn)、增產(chǎn)增效。 四 主要工作根據(jù)煤礦高壓電網(wǎng)的特點和存在的問題，我們在本次課題中主要做了以下幾項工作：高壓供電系統(tǒng)參數(shù)的收集與測試 高壓供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)仿真建模與分析高壓供電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析高壓供電系統(tǒng)暫態(tài)分析高壓供電系統(tǒng)繼電保護(hù)分析與評價高壓供電系統(tǒng)中性點接地方式及接地保護(hù)分析與評價高壓

3、供電系統(tǒng)無功、諧波治理分析與評價高壓供電系統(tǒng)典型故障特定分析1、高壓供電系統(tǒng)參數(shù)的收集與測試諧波測試單相接地電容電流測試系統(tǒng)參數(shù)的收集、整理和分析2 高壓供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)仿真建模與分析問 題由于供電系統(tǒng)規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以用手工計算進(jìn)行細(xì)致分析；系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)繁多，不可能完全收集，影響模型真實性解決辦法利用已知參數(shù)推導(dǎo)未知參數(shù)；根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)規(guī)程和系統(tǒng)特征確定參數(shù)；利用局部手工計算驗證模型準(zhǔn)確性、真實性。潮流計算 對運行中的電力系統(tǒng)，通過潮流計算可以預(yù)知各種負(fù)荷變化和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變會不會危及系統(tǒng)的安全，系統(tǒng)中所有母線的電壓是否在允許的范圍以內(nèi)，系統(tǒng)中各種元件(線路、變壓器等)是否會出現(xiàn)過負(fù)荷

4、，以及可能出現(xiàn)過負(fù)荷時應(yīng)事先采取哪些預(yù)防措施等。 利用建立的電網(wǎng)仿真模型，采用電力系統(tǒng)專用仿真計算軟件，可以對煤礦電網(wǎng)進(jìn)行全系統(tǒng)各種運行方式下的潮流計算與分析，給出運行分析評價報告，提出整改建議。 短路計算 短路計算就是在某種故障下，求出流過短路點的故障電流、電壓及其分布的計算。短路計算是進(jìn)行保護(hù)整定與穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)。利用建立的電網(wǎng)仿真模型，采用電力系統(tǒng)專用仿真計算軟件，可以對煤礦電網(wǎng)進(jìn)行任意短路故障情況下，各種運行方式的全系統(tǒng)短路計算與分析、殘壓計算與分析，給出運行分析評價報告，提出整改建議。3、高壓供電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 根據(jù)現(xiàn)場的調(diào)研，確定所有可能的運行方式，在每種方式下進(jìn)行了下列分析：高壓

5、供電系統(tǒng)網(wǎng)損分析高壓供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化高壓供電系統(tǒng)故障的分析高壓供電系統(tǒng)各種運行方式的比較通過以上的計算和分析，發(fā)現(xiàn)了電網(wǎng)存在的問題和安全的隱患，指出了電網(wǎng)需要更新或改造的薄弱環(huán)節(jié)，為更新改造和進(jìn)一步規(guī)劃發(fā)展，提供了科學(xué)的參考依據(jù)。 （1）高壓供電系統(tǒng)網(wǎng)損分析 考核供電系統(tǒng)的一個重要指標(biāo)就是供電的經(jīng)濟性，而網(wǎng)損率則是供電經(jīng)濟性的根本體現(xiàn)。根據(jù)建立的電網(wǎng)仿真模型，可以在煤礦電網(wǎng)任意運行方式下，進(jìn)行供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗計算，對供電的經(jīng)濟性給出評價和分析，提出整改建議。尤其是對工作面多或較亂的煤礦，其井下采區(qū)線路也比較亂，進(jìn)行網(wǎng)損分析，提出最經(jīng)濟的饋線方案。 （2）高壓供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)直接關(guān)系

6、到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，若煤礦電網(wǎng)擴容或工作面變遷，就需要改變電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。此時，必須預(yù)先分析結(jié)構(gòu)的變化對電網(wǎng)潮流分布、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、供電可靠性造成的影響，對可能出現(xiàn)的問題有充分預(yù)計。另外現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)各種運行方式下，對系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性進(jìn)行分析，對指導(dǎo)電網(wǎng)安全運行具有重要意義。（3）高壓供電系統(tǒng)故障的分析 采用電力系統(tǒng)專用仿真計算軟件，利用建立的電網(wǎng)仿真模型，通過短路計算在某種故障下，求出流過短路點的故障電流、電壓及其分布。依據(jù)短路計算的結(jié)果對電網(wǎng)各種高壓設(shè)備（主要是斷路器）進(jìn)行安全校驗。課題對煤礦電網(wǎng)進(jìn)行任意短路故障情況下，各種運行方式的全系統(tǒng)短路計算與分析、殘壓計算與分析，給出運行分析評價

7、報告，提出整改建議。 （4）高壓供電系統(tǒng)各種運行方式的比較 目前全國不少煤礦或為新建或是經(jīng)過不斷的改造，很多擁有自備電廠。這樣，煤礦高壓供電系統(tǒng)的電源就不再僅僅是上級電網(wǎng)系統(tǒng)單獨供電。煤礦自備電廠發(fā)電機會定期輪換檢修，煤礦供電系統(tǒng)的電源也就經(jīng)常變化，也就是運行方式經(jīng)常變化。我們依據(jù)電源的不同組合情況，去除現(xiàn)場不可能出現(xiàn)或應(yīng)用的組合，確定煤礦電網(wǎng)的各種運行方式。對各種運行方式下的潮流分布、變壓器、電纜負(fù)荷情況和電網(wǎng)的電壓水平進(jìn)行評價與分析，歸列處存在的問題，提出相應(yīng)整改建議 。4、高壓供電系統(tǒng)暫態(tài)分析 煤礦供電系統(tǒng)的特點之一就是有很多高壓大功率電動機，而這些大功率電動機的啟動問題，雖然近年來有了

8、一些相應(yīng)的解決辦法，但仍然是一個值得注意的問題。我們采用電力系統(tǒng)專用仿真計算軟件，利用建立的電網(wǎng)仿真模型，通過暫態(tài)仿真，模擬在大功率電機啟動過程，判斷其能否正常啟動，會否引起失壓跳閘。另外，模擬瞬間接地故障，觀察電網(wǎng)過電壓情況。5、高壓供電系統(tǒng)繼電保護(hù)分析與評價 針對煤礦目前保護(hù)整定混亂，經(jīng)常出現(xiàn)越級和無選擇性跳閘的問題，主要做了以下工作：根據(jù)建立的系統(tǒng)模型，仿真計算分析各條母線短路的相關(guān)參數(shù)；分析現(xiàn)用的保護(hù)定值，指出存在的問題；根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行繼電保護(hù)整定計算，給出計算書和定值清單；提出改進(jìn)的建議和方案5、高壓供電系統(tǒng)繼電保護(hù)分析與評價 （1）高壓供電系統(tǒng)保護(hù)裝置配置分析與評價 根據(jù)煤礦高壓

9、供電系統(tǒng)保護(hù)裝置的現(xiàn)狀，結(jié)合對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分析，分別從功能和設(shè)置上對地面高壓供電系統(tǒng)保護(hù)配置和井下高壓供電系統(tǒng)保護(hù)裝置進(jìn)行分析和評價，針對現(xiàn)存的問題進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，提出整改措施。 （2）高壓供電系統(tǒng)保護(hù)整定仿真校核 針對現(xiàn)在煤礦6kV供電系統(tǒng)各保護(hù)裝置的定值，利用建立的仿真模型進(jìn)行仿真校核，分析各個定值設(shè)置的合理性，給出繼電保護(hù)整定評價報告。 （3）高壓供電系統(tǒng)保護(hù)整定計算 分析煤礦高壓供電系統(tǒng)保護(hù)配置情況，根據(jù)保護(hù)整定規(guī)程確定整定規(guī)則，計算各常用運行方式下的保護(hù)定值，給出整定值建議修改意見和整定計算書。6、高壓供電系統(tǒng)中性點接地方式及接地保護(hù)分析與評價 煤礦高壓供電系統(tǒng)中，高壓供電系統(tǒng)中性點接地

10、方式主要取決于系統(tǒng)單相接地電容電流值的大小，煤礦安全規(guī)程457條規(guī)定單相接地電容電流不得超過20安培，單相接地電容電流超標(biāo)，不利于電網(wǎng)的安全運行，必須采取電容電流治理措施確保電網(wǎng)安全運行。根據(jù)測試的系統(tǒng)單相接地電容電流值大小，選擇合適的中性點接地方式對電網(wǎng)的安全運行至關(guān)重要。6、高壓供電系統(tǒng)中性點接地方式及接地保護(hù)分析與評價 煤礦電網(wǎng)故障中，單相接地故障比例最高，針對現(xiàn)在煤礦接地保護(hù)的配置情況，根據(jù)中性點接地方式的規(guī)劃，分析評價接地保護(hù)的選擇性能否滿足要求，并制定相應(yīng)整改方案，對電網(wǎng)安全運行具有重要意義。7、高壓供電系統(tǒng)諧波治理分析與評價 對于煤礦來說，主要的諧波源有各種大功率絞車電控設(shè)備、整流設(shè)備、晶閘管變流設(shè)備和一些用于節(jié)能的電子控制裝置，諧波會給各種用電設(shè)備帶來有害影響，輕則增加能耗，縮短設(shè)備壽命，重則造成嚴(yán)重的用電事故，直接威脅到煤礦企業(yè)的