安全生产_地面供电安全运行管理及保护整定概论

地面供电安全运行管理及保护整定 二零一四年九月 一 地面供电安全运行管理 1 矿井供电的基本要求 1 供电可靠 即要求供电不中断 2 有良好的供电质量 这主要是指供电频率和供电电压偏离额定值的幅度不超过允许的范围 3 有足够的供电能力 这不仅要求电力系统或发电厂能供给煤矿充足的电量 而且要求矿井供电系统的各项供电设施 具有足够的供电能力 4 供电安全 能够进行很好的谐波治理和电容电流治理 5 经济用电 峰谷电价 2 高压供电网络分类供电系统按系统接线布置方式可分为放射式 干线式 环式及两端电源供电式等接线系统 放射式是由甲 乙 由甲 丙 由甲 丁 干式是直线供电 方式是由甲 乙 丙 丁 放射式 干式 放射式和干式供电方式最大的缺点是当电源点甲失压后会造成全矿区失压 每个站的电源只来自一个变电站 环式供电方式是由甲 乙 丙 丁 甲 只有一个外部电源点 能够解决一个站失电后 从另外一回路供电 缺点还是只有一个外部电源点两端电源式是由两个电源点支撑的供电网络 根据供电可靠性的要求 负荷分为以下三级 一级负荷 是指突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起周围环境严重污染的 将会造成经济上的巨大损失的 将会造成社会秩序严重混乱或在政治上产生严重影响的 二级负荷 是指突然中断供电会造成经济上较大损失的 将会造成社会秩序混乱或政治上产生较大影响的 三级负荷 是指不属于上述一类和二类负荷的其他负荷 矿井对供电的可靠性要求非常高 所以必须保证矿井电网供电质量和持续性 为一级负荷 采用供电最可靠的方式多电源点环网供电 3 永煤本部供电系统现状永煤供电系统担负五个现代化高产矿井和一个煤化工的供电 35kV及以上变电站10座 110kV变电站6座 35变电站4座 总变电容量为483 1MVA 生活区内共有10kV变电站所19座 主供永煤生活区居民所有用电 供电线路300余公里 其中110kV供电线路20条 全长158 2公里 35kV供电线路8条 全长46 64公里 10kV供电线路10条 全长16 4公里 6kV供电线路17条 全长60 37公里 通过两条110kV线路 梁矿线 梁矿线 与商丘电网 220kV梁庙变 相连 作为矿区的主供电源 两条110kV线路 迎风线 迎风线 与商丘电网 220kV迎宾变 相连 作为矿区的第二电源 1条110kV永矿线 1条35kV永车线 110kV永城变 作为矿区供电系统的备用保安电源 矿区110kV供电系统采用环网结构 形成110kV环网接线开环运行 110kV矿区中心站 城郊站 新桥站 城郊西风井站 顺和站 陈四楼站 矿区中心站 开环点设在新桥站新风1开关和顺和站顺110开关处 4 运行方式安排及保护配置 所有变电站有两条及以上主供电源 采用分列运行方式 两台变压器采用分列运行 三台变压器采用两用一备运行方式 35kV及以上线路全部配置有全线速动的光差保护 110kV线路配置有距离保护和零序电流保护 35kV线路配置有三段式电流保护 10kV和6kV线路配置有速断和过流保护 所有架空线路配置投运重合闸装置 分列运行的变电站进线配置母联备自投装置 变压器配置瓦斯 差动 高 低后备保护 保证将所有故障压在变压器以下 并且变压器之间配置有主变备自投装置 5 调度运行管理和变电站运行管理 变电站的所有操作 按照调度权限划分必须有调度指令方可操作 并且所有的操作内容均要复诵 录音 调度室填写调度指令票 变电站填写倒闸操作票 所有矿方和洗煤厂的回路需要停电的都要填写停送电联系票 需要出线电缆做安措的 要提前一天向供电处报停电计划 风井线路停电需要公司机电部的批示 6 谐波及电容电流治理 煤矿供电系统中主要的用电负荷是矿井提升机和大型的通风风机 在这些装置运行的过程中 产生了大量的谐波 主要是五次和七次谐波 给供电系统的电能质量带来了危害 同时大型的电机在工作过程中 需要消耗大量的无功来建立和维持电机所需的励磁电流和励磁转矩 这就使得供电系统的功率因数很低 同时在电机启动时对供电系统造成无功冲击 造成线路电压损失加大和电能损耗增加 传统的滤波方式是采用固定式滤波无功补偿方式 不能自动跟踪负荷变化 功率因数偏低 供电损耗较大 影响经济运行而且谐波治理不理想 现永煤供电系统采用的是FC SVG动态补偿形式 现在陈四楼 新桥 城郊 车集均采用这种补偿方式 功率因数达到0 98以上 6kV侧母线的电压提高了200V 负荷电流减少了200 400A 有比较可观的经济效果 煤矿安全规程 规定电容电流不能超过20A 电容电流大于20A 发生单相接地的时候 电容电流大 容易产生连续电弧 损坏设备 扩大故障 限制电容电流有安装消弧线圈和消弧柜两种措施 我们现在采用的方法是在变电站6kV母线上安装消弧柜 在6kV系统发生弧光接地时 消弧柜直接接地 消除不间断接地产生的电弧过电压 7 煤矿地面安全供电要求 煤矿安全规程 第四百四十一条对矿井供电的要求 矿井应有两回路电源线路 当任一回路发生故障停止供电时 另一回路应能担负矿井全部负荷 正常情况下 矿井电源应采用分列运行方式 一回路运行时另一回路必须带电备用 以保证供电的连续性 永煤本部矿井各矿电源至少有两个以上的电源线路 10kV及其以下的矿井架空电源线路不得共杆架设 这里指的架空线路主要是指风井线路 发生倒杆事故时会造成双回路同时失电 风井回路 中央变电所 主副井绞车应来自不同的变压器和母线段 1 停送电管理 需要地调配合操作的检修 要提前一个月向地调上报检修计划 风井线路停送电需要提前做好防范措施 并有公司批示 做针对性事故预想 6kV馈线停送电 只需设备停运 解备的要填写停送电联系单 需线路做安措的要提前一天向地面单位申请 电容器和滤波装置的停电应安排在煤矿主井绞车和副井绞车不工作时 2 煤矿井下供电与地面供电业务联系 6kV馈线调整负荷或者线路名称应及时通知地面供电单位 确保名称一致 更换电缆进行核相工作 若在地面变电站进行应严格按照两票三制办理工作票 采掘面挖掘若进行至线路杆塔下方 应及时通知地面单位做好相应的防范措施 地面供电因检修非正常运行方式时应提前通知矿方做好相应措施 8 经济用电 河南省实施峰谷分时电价分为4个时段 即尖峰时段每日18 00 22 00 高峰时段每日8 00 12 00 低谷时段每日0 00 8 00 平段每日12 00 18 00 22 00 24 00 电价 尖峰 1 71 平段 高峰 1 5 平段 低谷 0 5 平段 大工业用户全部按峰谷电价实施 所以为节约电费 矿方应尽量安排晚上生产 白天检修 二 保护整定 1 单相接地小电流接地系统 35KV及以下 输电线路一般采用三段式电流保护反应相间短路故障 由于小电流接地系统没有接地点 故单相接地短路仅视为异常运行状态 单相接地时没有短路电流 但三相电压会变化 正常的两相电压升高 接地相电压降低 此时仍可坚持运行2小时 单相接地时的运行特征是 全系统都出现零序电压 且零序电压全系统均相等 非故障线路的零序电流由本线路对地电容形成 零序电流超前零序电压90 故障线路的零序电流由全系统非故障元件 线路对地电容形成 零序电流滞后零序电压90 显然 当母线上出线愈多时 故障线路流过的零序电流愈大 故障相电压 金属性故障 为零 非故障相电压升高为正常运行时的相间电压 故障线路与非故障线路的电容电流方向和大小不相同 2 三段式电流保护 1 影响短路电流大小的因素A 故障类型 三相短路和两相短路B 运行方式 大方式和小方式 C 故障位置 靠近电源侧和远离电源侧 2 短路电流计算 最大短路电流 最小短路电流 短路电流计算公式 最大短路电流曲线 最小短路电流曲线 负荷电流曲线 3 电流速断保护 最小短路电流曲线 最大短路电流曲线 保护范围的校验 最小短路电流曲线 最大短路电流曲线 对于短线路 运行方式变化较大时 若 段保护范围小于线路的15 可不考虑 段保护 仅用 段 段保护分别作为主保护和后备保护使用 3 限时电流速断保护 1 基本概念 指快速切除本线路上瞬时速断保护范围之外故障的保护 是电流保护的主保护 同时可以作为速断保护的后备保护 是三段式电流保护的第 段 2 基本要求 在任何情况能够保护线路的全长 并具有足够的灵敏度 在下一级线路发生故障时候 首先保证由下一级线路切除故障 整定计算 定值时限 通常取为0 3s 应比下一条线路速断保护的动作时限高出一个时间阶梯 t A B C QF 1 QF 2 QF 3 灵敏度校验 灵敏度校验时计算条件 线路末端 两相短路 小方式 金属性短路 要求Ksen 1 5 线路小于20km 若灵敏度不能满足要求 则电流II段按灵敏度计算 时限为 4 过电流保护 1 基本概念 指按躲过最大负荷电流来整定的保护 是三段式电流保护的第 段 可以作为本线路的近后备保护 还可以作相邻线路的远后备 2 基本要求 正常运行时不起动 外部故障切除之后能可靠返回 整定计算 按阶梯原则进行时间配合 灵敏度校验 最小运行方式 两相短路 本线路末端 近后备校验 最小运行方式 两相短路 相邻线路末端 远后备校验 3 6kV馈线电缆的整定计算 根据 3 110kV电网继电保护装置运行整定规程 的规定 末段线路电流I段按保护线路全长整定 我单位所有的6kV馈线电流I段全部按保护线路全长整定 灵敏度大于2 计算出变电站6kV母线的最小短路电流 例如车集站6kV母线最小短路电流为5800A 既所有6kV馈线的电流I段定值全部要控制在3000A以内 按负荷大小给值 6kV馈线电流II段的定值要小于变压器低后备电流定值 因为6kV馈线只设置了I II段保护 在较远的地方短路时也应保护6kV馈线开关保护先动作 不能越级至变压器 像比较特殊的主井绞车 由于启动电流较大 电流II段可稍微放大一些 保证绞车能够正常启动 所有的6kV馈线计算全部是按照井下分列运行计算 所以如果井下回路并列运行有可能导致会越级跳闸 如果并列运行应提前告知地面供电单位修改保护定值 因为并列运行短路反应到地面变电站的值会减倍 例如新桥站6kV母线最小