地面供電安全運(yùn)行管理及保護(hù)整定 二零一四年九月 一 地面供電安全運(yùn)行管理 1 礦井供電的基本要求 1 供電可靠 即要求供電不中斷 2 有良好的供電質(zhì)量 這主要是指供電頻率和供電電壓偏離額定值的幅度不超過(guò)允許的范圍 3 有足夠的供電能力 這不僅要求電力系統(tǒng)或發(fā)電廠能供給煤礦充足的電量 而且要求礦井供電系統(tǒng)的各項(xiàng)供電設(shè)施 具有足夠的供電能力 4 供電安全 能夠進(jìn)行很好的諧波治理和電容電流治理 5 經(jīng)濟(jì)用電 峰谷電價(jià) 2 高壓供電網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)供電系統(tǒng)按系統(tǒng)接線布置方式可分為放射式 干線式 環(huán)式及兩端電源供電式等接線系統(tǒng) 放射式是由甲 乙 由甲 丙 由甲 丁 干式是直線供電 方式是由甲 乙 丙 丁 放射式 干式 放射式和干式供電方式最大的缺點(diǎn)是當(dāng)電源點(diǎn)甲失壓后會(huì)造成全礦區(qū)失壓 每個(gè)站的電源只來(lái)自一個(gè)變電站 環(huán)式供電方式是由甲 乙 丙 丁 甲 只有一個(gè)外部電源點(diǎn) 能夠解決一個(gè)站失電后 從另外一回路供電 缺點(diǎn)還是只有一個(gè)外部電源點(diǎn)兩端電源式是由兩個(gè)電源點(diǎn)支撐的供電網(wǎng)絡(luò) 根據(jù)供電可靠性的要求 負(fù)荷分為以下三級(jí) 一級(jí)負(fù)荷 是指突然中斷供電將會(huì)造成人身傷亡或會(huì)引起周?chē)h(huán)境嚴(yán)重污染的 將會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的巨大損失的 將會(huì)造成社會(huì)秩序嚴(yán)重混亂或在政治上產(chǎn)生嚴(yán)重影響的 二級(jí)負(fù)荷 是指突然中斷供電會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上較大損失的 將會(huì)造成社會(huì)秩序混亂或政治上產(chǎn)生較大影響的 三級(jí)負(fù)荷 是指不屬于上述一類(lèi)和二類(lèi)負(fù)荷的其他負(fù)荷 礦井對(duì)供電的可靠性要求非常高 所以必須保證礦井電網(wǎng)供電質(zhì)量和持續(xù)性 為一級(jí)負(fù)荷 采用供電最可靠的方式多電源點(diǎn)環(huán)網(wǎng)供電 3 永煤本部供電系統(tǒng)現(xiàn)狀永煤供電系統(tǒng)擔(dān)負(fù)五個(gè)現(xiàn)代化高產(chǎn)礦井和一個(gè)煤化工的供電 35kV及以上變電站10座 110kV變電站6座 35變電站4座 總變電容量為483 1MVA 生活區(qū)內(nèi)共有10kV變電站所19座 主供永煤生活區(qū)居民所有用電 供電線路300余公里 其中110kV供電線路20條 全長(zhǎng)158 2公里 35kV供電線路8條 全長(zhǎng)46 64公里 10kV供電線路10條 全長(zhǎng)16 4公里 6kV供電線路17條 全長(zhǎng)60 37公里 通過(guò)兩條110kV線路 梁礦線 梁礦線 與商丘電網(wǎng) 220kV梁廟變 相連 作為礦區(qū)的主供電源 兩條110kV線路 迎風(fēng)線 迎風(fēng)線 與商丘電網(wǎng) 220kV迎賓變 相連 作為礦區(qū)的第二電源 1條110kV永礦線 1條35kV永車(chē)線 110kV永城變 作為礦區(qū)供電系統(tǒng)的備用保安電源 礦區(qū)110kV供電系統(tǒng)采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu) 形成110kV環(huán)網(wǎng)接線開(kāi)環(huán)運(yùn)行 110kV礦區(qū)中心站 城郊站 新橋站 城郊西風(fēng)井站 順和站 陳四樓站 礦區(qū)中心站 開(kāi)環(huán)點(diǎn)設(shè)在新橋站新風(fēng)1開(kāi)關(guān)和順和站順110開(kāi)關(guān)處 4 運(yùn)行方式安排及保護(hù)配置 所有變電站有兩條及以上主供電源 采用分列運(yùn)行方式 兩臺(tái)變壓器采用分列運(yùn)行 三臺(tái)變壓器采用兩用一備運(yùn)行方式 35kV及以上線路全部配置有全線速動(dòng)的光差保護(hù) 110kV線路配置有距離保護(hù)和零序電流保護(hù) 35kV線路配置有三段式電流保護(hù) 10kV和6kV線路配置有速斷和過(guò)流保護(hù) 所有架空線路配置投運(yùn)重合閘裝置 分列運(yùn)行的變電站進(jìn)線配置母聯(lián)備自投裝置 變壓器配置瓦斯 差動(dòng) 高 低后備保護(hù) 保證將所有故障壓在變壓器以下 并且變壓器之間配置有主變備自投裝置 5 調(diào)度運(yùn)行管理和變電站運(yùn)行管理 變電站的所有操作 按照調(diào)度權(quán)限劃分必須有調(diào)度指令方可操作 并且所有的操作內(nèi)容均要復(fù)誦 錄音 調(diào)度室填寫(xiě)調(diào)度指令票 變電站填寫(xiě)倒閘操作票 所有礦方和洗煤廠的回路需要停電的都要填寫(xiě)停送電聯(lián)系票 需要出線電纜做安措的 要提前一天向供電處報(bào)停電計(jì)劃 風(fēng)井線路停電需要公司機(jī)電部的批示 6 諧波及電容電流治理 煤礦供電系統(tǒng)中主要的用電負(fù)荷是礦井提升機(jī)和大型的通風(fēng)風(fēng)機(jī) 在這些裝置運(yùn)行的過(guò)程中 產(chǎn)生了大量的諧波 主要是五次和七次諧波 給供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量帶來(lái)了危害 同時(shí)大型的電機(jī)在工作過(guò)程中 需要消耗大量的無(wú)功來(lái)建立和維持電機(jī)所需的勵(lì)磁電流和勵(lì)磁轉(zhuǎn)矩 這就使得供電系統(tǒng)的功率因數(shù)很低 同時(shí)在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)供電系統(tǒng)造成無(wú)功沖擊 造成線路電壓損失加大和電能損耗增加 傳統(tǒng)的濾波方式是采用固定式濾波無(wú)功補(bǔ)償方式 不能自動(dòng)跟蹤負(fù)荷變化 功率因數(shù)偏低 供電損耗較大 影響經(jīng)濟(jì)運(yùn)行而且諧波治理不理想 現(xiàn)永煤供電系統(tǒng)采用的是FC SVG動(dòng)態(tài)補(bǔ)償形式 現(xiàn)在陳四樓 新橋 城郊 車(chē)集均采用這種補(bǔ)償方式 功率因數(shù)達(dá)到0 98以上 6kV側(cè)母線的電壓提高了200V 負(fù)荷電流減少了200 400A 有比較可觀的經(jīng)濟(jì)效果 煤礦安全規(guī)程 規(guī)定電容電流不能超過(guò)20A 電容電流大于20A 發(fā)生單相接地的時(shí)候 電容電流大 容易產(chǎn)生連續(xù)電弧 損壞設(shè)備 擴(kuò)大故障 限制電容電流有安裝消弧線圈和消弧柜兩種措施 我們現(xiàn)在采用的方法是在變電站6kV母線上安裝消弧柜 在6kV系統(tǒng)發(fā)生弧光接地時(shí) 消弧柜直接接地 消除不間斷接地產(chǎn)生的電弧過(guò)電壓 7 煤礦地面安全供電要求 煤礦安全規(guī)程 第四百四十一條對(duì)礦井供電的要求 礦井應(yīng)有兩回路電源線路 當(dāng)任一回路發(fā)生故障停止供電時(shí) 另一回路應(yīng)能擔(dān)負(fù)礦井全部負(fù)荷 正常情況下 礦井電源應(yīng)采用分列運(yùn)行方式 一回路運(yùn)行時(shí)另一回路必須帶電備用 以保證供電的連續(xù)性 永煤本部礦井各礦電源至少有兩個(gè)以上的電源線路 10kV及其以下的礦井架空電源線路不得共桿架設(shè) 這里指的架空線路主要是指風(fēng)井線路 發(fā)生倒桿事故時(shí)會(huì)造成雙回路同時(shí)失電 風(fēng)井回路 中央變電所 主副井絞車(chē)應(yīng)來(lái)自不同的變壓器和母線段 1 停送電管理 需要地調(diào)配合操作的檢修 要提前一個(gè)月向地調(diào)上報(bào)檢修計(jì)劃 風(fēng)井線路停送電需要提前做好防范措施 并有公司批示 做針對(duì)性事故預(yù)想 6kV饋線停送電 只需設(shè)備停運(yùn) 解備的要填寫(xiě)停送電聯(lián)系單 需線路做安措的要提前一天向地面單位申請(qǐng) 電容器和濾波裝置的停電應(yīng)安排在煤礦主井絞車(chē)和副井絞車(chē)不工作時(shí) 2 煤礦井下供電與地面供電業(yè)務(wù)聯(lián)系 6kV饋線調(diào)整負(fù)荷或者線路名稱(chēng)應(yīng)及時(shí)通知地面供電單位 確保名稱(chēng)一致 更換電纜進(jìn)行核相工作 若在地面變電站進(jìn)行應(yīng)嚴(yán)格按照兩票三制辦理工作票 采掘面挖掘若進(jìn)行至線路桿塔下方 應(yīng)及時(shí)通知地面單位做好相應(yīng)的防范措施 地面供電因檢修非正常運(yùn)行方式時(shí)應(yīng)提前通知礦方做好相應(yīng)措施 8 經(jīng)濟(jì)用電 河南省實(shí)施峰谷分時(shí)電價(jià)分為4個(gè)時(shí)段 即尖峰時(shí)段每日18 00 22 00 高峰時(shí)段每日8 00 12 00 低谷時(shí)段每日0 00 8 00 平段每日12 00 18 00 22 00 24 00 電價(jià) 尖峰 1 71 平段 高峰 1 5 平段 低谷 0 5 平段 大工業(yè)用戶(hù)全部按峰谷電價(jià)實(shí)施 所以為節(jié)約電費(fèi) 礦方應(yīng)盡量安排晚上生產(chǎn) 白天檢修 二 保護(hù)整定 1 單相接地小電流接地系統(tǒng) 35KV及以下 輸電線路一般采用三段式電流保護(hù)反應(yīng)相間短路故障 由于小電流接地系統(tǒng)沒(méi)有接地點(diǎn) 故單相接地短路僅視為異常運(yùn)行狀態(tài) 單相接地時(shí)沒(méi)有短路電流 但三相電壓會(huì)變化 正常的兩相電壓升高 接地相電壓降低 此時(shí)仍可堅(jiān)持運(yùn)行2小時(shí) 單相接地時(shí)的運(yùn)行特征是 全系統(tǒng)都出現(xiàn)零序電壓 且零序電壓全系統(tǒng)均相等 非故障線路的零序電流由本線路對(duì)地電容形成 零序電流超前零序電壓90 故障線路的零序電流由全系統(tǒng)非故障元件 線路對(duì)地電容形成 零序電流滯后零序電壓90 顯然 當(dāng)母線上出線愈多時(shí) 故障線路流過(guò)的零序電流愈大 故障相電壓 金屬性故障 為零 非故障相電壓升高為正常運(yùn)行時(shí)的相間電壓 故障線路與非故障線路的電容電流方向和大小不相同 2 三段式電流保護(hù) 1 影響短路電流大小的因素A 故障類(lèi)型 三相短路和兩相短路B 運(yùn)行方式 大方式和小方式 C 故障位置 靠近電源側(cè)和遠(yuǎn)離電源側(cè) 2 短路電流計(jì)算 最大短路電流 最小短路電流 短路電流計(jì)算公式 最大短路電流曲線 最小短路電流曲線 負(fù)荷電流曲線 3 電流速斷保護(hù) 最小短路電流曲線 最大短路電流曲線 保護(hù)范圍的校驗(yàn) 最小短路電流曲線 最大短路電流曲線 對(duì)于短線路 運(yùn)行方式變化較大時(shí) 若 段保護(hù)范圍小于線路的15 可不考慮 段保護(hù) 僅用 段 段保護(hù)分別作為主保護(hù)和后備保護(hù)使用 3 限時(shí)電流速斷保護(hù) 1 基本概念 指快速切除本線路上瞬時(shí)速斷保護(hù)范圍之外故障的保護(hù) 是電流保護(hù)的主保護(hù) 同時(shí)可以作為速斷保護(hù)的后備保護(hù) 是三段式電流保護(hù)的第 段 2 基本要求 在任何情況能夠保護(hù)線路的全長(zhǎng) 并具有足夠的靈敏度 在下一級(jí)線路發(fā)生故障時(shí)候 首先保證由下一級(jí)線路切除故障 整定計(jì)算 定值時(shí)限 通常取為0 3s 應(yīng)比下一條線路速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限高出一個(gè)時(shí)間階梯 t A B C QF 1 QF 2 QF 3 靈敏度校驗(yàn) 靈敏度校驗(yàn)時(shí)計(jì)算條件 線路末端 兩相短路 小方式 金屬性短路 要求Ksen 1 5 線路小于20km 若靈敏度不能滿(mǎn)足要求 則電流II段按靈敏度計(jì)算 時(shí)限為 4 過(guò)電流保護(hù) 1 基本概念 指按躲過(guò)最大負(fù)荷電流來(lái)整定的保護(hù) 是三段式電流保護(hù)的第 段 可以作為本線路的近后備保護(hù) 還可以作相鄰線路的遠(yuǎn)后備 2 基本要求 正常運(yùn)行時(shí)不起動(dòng) 外部故障切除之后能可靠返回 整定計(jì)算 按階梯原則進(jìn)行時(shí)間配合 靈敏度校驗(yàn) 最小運(yùn)行方式 兩相短路 本線路末端 近后備校驗(yàn) 最小運(yùn)行方式 兩相短路 相鄰線路末端 遠(yuǎn)后備校驗(yàn) 3 6kV饋線電纜的整定計(jì)算 根據(jù) 3 110kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程 的規(guī)定 末段線路電流I段按保護(hù)線路全長(zhǎng)整定 我單位所有的6kV饋線電流I段全部按保護(hù)線路全長(zhǎng)整定 靈敏度大于2 計(jì)算出變電站6kV母線的最小短路電流 例如車(chē)集站6kV母線最小短路電流為5800A 既所有6kV饋線的電流I段定值全部要控制在3000A以?xún)?nèi) 按負(fù)荷大小給值 6kV饋線電流II段的定值要小于變壓器低后備電流定值 因?yàn)?kV饋線只設(shè)置了I II段保護(hù) 在較遠(yuǎn)的地方短路時(shí)也應(yīng)保護(hù)6kV饋線開(kāi)關(guān)保護(hù)先動(dòng)作 不能越級(jí)至變壓器 像比較特殊的主井絞車(chē) 由于啟動(dòng)電流較大 電流II段可稍微放大一些 保證絞車(chē)能夠正常啟動(dòng) 所有的6kV饋線計(jì)算全部是按照井下分列運(yùn)行計(jì)算 所以如果井下回路并列運(yùn)行有可能導(dǎo)致會(huì)越級(jí)跳閘 如果并列運(yùn)行應(yīng)提前告知地面供電單位修改保護(hù)定值 因?yàn)椴⒘羞\(yùn)行短路反應(yīng)到地面變電站的值會(huì)減倍 例如新橋站6kV母線最小