煤礦供電安全可靠性提高解決方案

煤礦供電安全可靠性技術(shù)許洪元博士內(nèi)容提要影響供電可靠性的最主要因素：一次設(shè)備故障率、修復時間。

提高供電可靠性的常規(guī)辦法：雙電源設(shè)計、采用高質(zhì)量的設(shè)備、加強維護。

內(nèi)容提要提高供電可靠性焦點問題：如何快速檢測、隔離故障，快速恢復供電。內(nèi)容提要一、煤礦供電系統(tǒng)（地面）全網(wǎng)速動解決方案二、電源快切技術(shù)在煤礦供電系統(tǒng)的應用煤礦供電系統(tǒng)（地面）全網(wǎng)速動解決方案眾所周知，電流速斷保護不能保護線路全長，需要限時速斷保護配合。由于饋線級數(shù)多，導致故障切除時間太長，甚至發(fā)生越級跳閘事故。

另外，母線快速保護在煤礦供電系統(tǒng)還沒有引起足夠的重視，常見的做法是主變（進線）后備保護負責母線故障的切除，動作時間1.2s~2s，容易引發(fā)“火燒連營”，甚至波及主變。中壓線路光纖縱差保護兩裝置通過單模光纖相互連接，實時交換采樣信息，采用同步采樣，先進的軟硬件平臺保證在每個采樣周期內(nèi)都能完成數(shù)據(jù)的采集和傳輸。中壓超短線路縱差保護對于距離小于100米的超短線路，可以采用只有一臺主機的超短線路差動（綜合）保護，以節(jié)約成本。中壓母線簡易母差保護簡易母差只接入進線和母聯(lián)電流，根據(jù)這兩個電流形成的差流，來判斷母線是否有故障發(fā)生，所以是一種不完全差動。中壓母線簡易母差保護簡易母差保護的快速性是通過接入出線保護的閉鎖節(jié)點實現(xiàn)的。如果收不到出線保護的啟動信號，則說明故障位于母線，可立即跳閘。這是一個實用化的方案，比較經(jīng)濟，但仍需等待出線保護給出故障信號，需要一定的延時（一般取50ms）。母線弧光保護母線弧光保護的原理是在關(guān)柜內(nèi)部安裝弧光傳感器，并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號傳給母線保護裝置。為提高可靠性，增加過流檢測元件。如檢測不到過流信號，則閉鎖裝置，防止因弧光傳感器誤報信號而誤動作。由于采用了雙重檢測，弧光保護的動作非?？焖?，可真正實現(xiàn)零延時動作。全網(wǎng)速動解決方案內(nèi)容提要一、煤礦供電系統(tǒng)（地面）全網(wǎng)速動解決方案二、電源快切技術(shù)在煤礦供電系統(tǒng)的應用煤礦企業(yè)的地面供電現(xiàn)狀電壓大幅度波動短時間斷電電動機退出運行!風機停運，影響安全！晃電！煤礦企業(yè)的地面供電現(xiàn)狀解決方法一：在進線處安裝備用電源自投裝置解決方法二：安裝自動重合閘裝置備自投(ATS)工作過程失壓起動(約70%)，經(jīng)延時跳進線；等母線低于無壓定值(約30%)再合母聯(lián)；失壓或無壓起動，經(jīng)延時跳進線合母聯(lián)；起動慢！合閘慢！備自投(ATS)在煤礦供電應用存在的問題1、煤礦多為旋轉(zhuǎn)負荷，在備自投切換時，母線殘壓無法很快降低，造成其切換時間長，在恢復送電前，井下風機已經(jīng)停運；2、無相頻檢測，沖擊電流大，電動機負荷及備用變壓器極易受沖擊損壞或絕緣老化縮短使用壽命；；3、有可能合于故障，擴大事故范圍，甚至造成全站停電；重合閘技術(shù)(ARC)的應用重合閘動作有一定的成功率，一般為60%—90%左右；重合閘需要躲過故障去游離時間，合閘延時通常在0.5S以上，當選擇檢無壓重合方式時電壓需要低于30%重合閘(ARC)在煤礦供電應用存在的問題1、適用范圍比較窄，只能部分解決外部供電線路（且為架空線路）故障的快速恢復供電問題；2、煤礦多為旋轉(zhuǎn)負荷，在發(fā)生故障跳閘時，母線殘壓無法很快降低，造成其重合時間長，在恢復送電前，井下風機已經(jīng)停運；（檢無壓方式要等待，檢同期方式則無法滿足條件）3、沖擊電流大，電動機負荷及備用變壓器極易受沖擊損壞或絕緣老化縮短使用壽命；有風險！合閘慢！解決辦法----快切技術(shù)對殘壓變化規(guī)律做過深入研究后發(fā)現(xiàn)，其實存在三個合閘機會，而備自投只是被動等待到第三個區(qū)域即殘壓切換區(qū)域。而能夠預判失電，主動利用前二個區(qū)域進行切換的技術(shù)就是電源快速切換技術(shù)。既快又準的合閘方式—快切基本原理之一VS:備用電源電壓VD:母線殘壓△U:母線殘壓與備用電源之間的電壓差母線殘壓向量變化軌跡圖《電力工程電氣設(shè)計手冊》指出：UM<1.1Ue電動機繞組承受的電壓UM＝K(Vs-VM)=K△U,其中K＝XM/(XS+XM)簡化、等值如能在A－B段內(nèi)合上備用電源，則既能保證電動機安全,又不使電動機轉(zhuǎn)速下降太多,這就是“快速合閘”。根據(jù)實時的頻差和相差變化,捕捉反饋電壓與備用電源電壓第一次重合點實現(xiàn)合閘.這就是“同期捕捉合閘”！快速合閘判據(jù)經(jīng)微積分求極值，可以計算出極限最大合閘角度為63°。實際工程定值：|Δf|<快切頻差定值:取AB段平均值，如1.5Hz|Δφ|<快切相差定值，如30°。（

Δφ。+360*1.5*T＜60°，T為開關(guān)固有合閘時間）以相位差360度（0°）為合閘目標只需整定開關(guān)固有合閘時間T即可同捕合閘定值快速啟動方式—快切基本原理之二功率方向起動組合判據(jù)。任一相功率反向母線電壓小于90%經(jīng)設(shè)定延時無流起動組合判據(jù)。進線無流頻差大于設(shè)定值電壓小于設(shè)定值經(jīng)設(shè)定延時起動方式金智科技專利技術(shù)！頻壓異常組合判據(jù)。頻率偏離正常值電壓偏離正常值備用母線頻壓正?？山?jīng)設(shè)定延時起動方式專為母線帶發(fā)電機場合開發(fā)，同時也適合其它場合。起動方式保護起動。進線/變壓器主保護動作，起動切換低電壓起動判據(jù)。母線失壓進線無流經(jīng)設(shè)定延時變位起動。1DL跳開進線無流閉鎖方式—快切基本原理之三快切的閉鎖快切自檢閉鎖供電系統(tǒng)異常

外部閉鎖信號自身故障母線PT斷線母線或出線故障開關(guān)位置異常

后備電源失壓工藝或檢修方向過流閉鎖組合判據(jù)。任一相功率正方向電流大于“方向過流閉鎖定值”電壓低于內(nèi)部設(shè)定值金智科技專利技術(shù)！事故切換與正常切換—快切的主要功能

任一起動判據(jù)觸發(fā)后，裝置發(fā)跳工作開關(guān)命令。確認工作開關(guān)跳開后，判斷合閘條件，選擇快速合閘或同期捕捉合閘方式，發(fā)出合令，合上母聯(lián)，主扇風機恢復正常運行。事故切換正常切換

起動觸發(fā)后，若滿足合閘條件，發(fā)合備用開關(guān)命令。確認備用開關(guān)閉合后，發(fā)跳工作開關(guān)命令。一般用于人工倒閘操作。聯(lián)切功能：在發(fā)合令的同時發(fā)出跳其它開關(guān)命令，用于減負荷；其它功能母聯(lián)保護功能：適用于技術(shù)改造中原備自投兼母聯(lián)保護功能的場合。煤礦供電系統(tǒng)快切配置方案全面配置、各司其職單母分段電壓（100V/380V可選）：電流（1A/5A可選）：I段母線三相電壓Ua3、Ub3、Uc3；II段母線三相電壓Ua4、Ub4、Uc4；1#進線任一相/線電壓，如Ua1；2#進線任一相/線電壓，如Ua2。1#進線三相電流Ia1、Ib1、Ic1；2#進線三相電流Ia2、Ib2、Ic2；母聯(lián)三相電流Ia3、Ib3、Ic3。煤礦供電系統(tǒng)典型案例介紹案例1：12.06.23汾西礦業(yè)集團雙柳礦郭家山風機房左圖為汾西礦業(yè)集團雙柳煤礦郭家山風機房供電系統(tǒng)圖；

事故前運行方式為：進線1帶二段母線并列運行，1#風機為工作風機。運行中35KV雙柳變電所1#進線（柳雙線）發(fā)生接地短路，快切裝置成功動作，將風機電源切換到進線2回路，切換后風機運行正常。案例1：12.06.23汾西礦業(yè)集團雙柳礦郭家山風機房快切由逆功率啟動進行了切換，快速合閘成功。逆功率設(shè)定延時為20ms。動作過程為跳開進線1回路，合進線2回路，由進線2帶1號風機運行。整個切換時間167ms。案例2：晉煤集團成莊煤礦1號風機房左圖為晉煤集團成莊煤礦風機房供電系統(tǒng)圖，風機由1400KW的同步電動機驅(qū)動。

試驗前運行方式為：兩段母線并列運行，1號風機處于工作狀態(tài)。試驗方法一：人工跳開進線1對側(cè)開關(guān)，快切裝置由無流判據(jù)起動，自動跳開進線1斷路器，合上母聯(lián)斷路器，由進線2回路帶風機運行，切換后風機運行正常。試驗方法二：人工拉開進線本側(cè)開關(guān)4DL，快切裝置由開關(guān)變位起動。兩次試驗都取得了成功。案例2：晉煤集團成莊煤礦1號風機房試驗無流啟動錄波圖案例2：晉煤集團成莊煤礦