王太远 李盘
安徽恒源煤电股份有限公司五沟煤矿 安徽 淮北 235000
摘要：煤矿供电质量及其稳定性直接决定煤矿的生产效率。叙述了煤矿井下变电所的现状和存在的问题，分析了保护器保护原理，提出了相应的高压配电装置技术改造措施，从而提高配电装置系统的运行效率与可靠性，为煤矿井下供电提供更加稳定和安全的生产环境。
关键词：煤矿供电；高压配电装置系统；技术改造
随着现代煤矿产业的不断发展，煤矿变电所高压配电装置系统的运行效率及其稳定性也更加受到行业的关注。煤矿生产中机电设备的运转离不开电力的供应，所以变电所高压配电系统在煤矿生产中扮演着重要的角色。高压配电系统的安全性和稳定性不仅决定了煤矿生产的效率，还关系到煤矿的财产安全和矿工的生命安全。因此，为了保证供电安全和提高煤矿生产的可靠性，针对煤矿井下高压配电装置系统存在的问题，联系相关知识理论，提出改进方法并进行技术改造，不但可以提高高压配电装置系统的运行效率，而且为煤矿长远的发展奠定了基础。
1 煤矿井下变电所现状及存在的问题
由于煤矿生产的集中化与机械化发展，煤矿井下的变电所高压装置规模较大，采区设备容量快速增加，煤矿井下供电电压也不断升高，供电电压的提高在带来高工作效率的同时也会带来一些问题。一是煤矿井下电气设备线路规划混乱与井下线路短路现象时有发生。煤矿井下变电所高压配电装置的迅速发展给煤矿企业带来高工作效率的同时，也带来一定的安全隐患。煤矿井下电气设备的增多，给机电管理和维护人员带来安全生产管理上的巨大挑战，其中煤矿井下电气设备设施老化、电线分布杂乱无章、电线线路规划设计不合理、电线存在裸露和腐蚀严重情况等是变电所高压配电装置中常见的问题；二是短路电流过大造成各级配电装置的断电保护措施不到位。短路电流过大一方面是由于供电电压的提高所引起，另一方面电气设备超负荷生产也在一定程度上导致了短路电流现象的发生。煤矿企业设备长时间运转带来设备潜在故障，且为了达到生产任务违规拼凑连接设备，违规拼凑的各级配电装置导致断电保护器件失灵，装备电阻无法准确计算，造成局部电流短路；三是失压保护装置延迟带来用电设备跳闸等阻碍企业生产的问题。煤矿很多井下保护装置的保护动作延迟，而相关安全管理检查人员不能及时进行整改修正，加上违规拼凑的“高效”装置中失压脱扣动作值不准确，一旦馈线在距离母线一定范围内发生故障，母线电压会出现短时失压的现象导致全部跳闸或越级跳闸。
2 保护器保护基本原理的研究
2.1 定时限过电流原理的分析
定时限过电流保护能有效选择电流保护动作，在不同保护动作时以阶梯原则处理。定时限过电流保护，和系统运行线路电流、运行设备输出功率的关系，为负相关，对电气元件保护动作额定。一般来讲，煤矿安全管理人员进行定时限过电流保护，工作单元能有效避开电气设备最大负荷，如此一来电气元件在工作线路如果短路，能减少保护装置启动的时间，表示保护装置动作时间、短路电流的关系为负相关，短路电流更大、动作时间则会更短。
2.2 反时限过电流原理的分析
反时限保护在电力行业中应用，能对发电厂电动机加以保护，煤矿业中采用该原理的原因，和管理人员可遵循生产过程中工作量合理设定，动作时间、短路故障电流、短路电流间无关系。我国绝大多数企业≥220kV电压等级电网，并没有广泛使用这一保护措施，而国外部分地区生活用电中的变压器高压应用了反时限过电流保护对策。主变压器高压侧、出现零序反时限保护工作中，运用IEC标准反时限曲线，时间常数在1.2s、1s。
2.3 电流速断保护、定时限功率双向原理的分析
电流速断保护，可以运用被保护设备短路电流整定处理，即为短路电流在整定值范围以上时进行保护动作、断路器自动跳闸。而煤矿速断保护多在煤矿机电设备中使用，能确保煤矿用电情况及安全。煤矿企业电力维护系统，通常会采取电流速断、定时限功率双向保护的方式处理，以此防止发生超级跳闸现象。需要注意的是，电流速断属于短路保护方法，煤矿企业机械设备如果漏电/运行不正常，这时系统会对事故情况作以全面检测，自动实行电流速断保护处理，加强对工作人员、设备的保护。如此一来，定时限功率双向保护能对回路不过载加以有效保护，和显示速断保护比较存在一定的差异性，定时限功率双向保护的时限较长，而电流速度保护需在限定功率内生产，两者保护措施联合运用效果较好。
3 高压配电装置技术改造措施
一是逐步更新淘汰现有低效率的供配电设备，并合理完善检测系统。以高效率的电气设备取代低效率的电气设备，既能有效提高煤矿井下作业设备生产效率、保障井下作业员工生命财产安全，又可以积极响应国家号召实现节电节能，其经济效益十分明显。而检测系统的完善能使得变电所工作人员及时了解供用配电设备出现的异常，及时排除安全隐患；二是合理选择供用电设备的容量，改善高压配电断电保护。随着煤矿井下用电功率的增加，煤矿企业管理者在整治混用组装电器的同时必须合理选择设备容量，在发挥设备潜力、提高设备的负荷率和使用效率的同时保障煤矿井下工作人员的生命财产安全，这是提高煤矿井下工作效率、争取企业效益最大化的一项措施。例如：坚决杜绝使用自行组装的生产设备，在保证生产效率的前提下，合理选用电力变压器容量，既能保证生产设备的电阻不会太大，提高用电设备的实际生产效率，又能提高生产设备的抗负荷能力。为避免轻载运行带来的高浪费、低工作效率，适时更换较小容量的设备也不失为一个明智之举；三是使供配电系统合理化。煤矿井下企业管理者为使企业的经济效率最大化，往往忽略配电系统中存在的问题。比如线路混乱、煤矿井下大量的迂回配电线路、线路使用的导线的截面太小导致电阻过大使得有效功率减少、电线绝缘皮层老化现象严重等，这是煤矿井下企业存在的潜在危险源，更在一定程度上拉低了企业的经济效益。煤矿管理者应将迂回配电线路改为直线线路，线路的导线截面不宜太小，适时更换电线绝缘皮层，有效避免绝缘线路老化现象。
4 结语
煤矿井下变电所和高压配电装置存在诸多问题，为提高配电装置系统的运行效率与可靠性，为煤矿井下的供电提供更加稳定和安全的生产环境，在创造企业更大的经济效益的同时保障煤矿员工的生命财产安全，对煤矿变电所高压配电装置进行合理的技术改造是非常有必要的。
参考文献：
[1]煤矿井下变电所高压配电装置的技术改造[J]. 任毅.??石化技术.?2020(03)
[2]煤矿井下变电所后备电源配置方案的选择探寻[J]. 陈玉林.??当代化工研究.?2021(01)
[3]煤矿井下变电所综合自动化系统的设计[J]. 王林,王崇林,朱金龙,金震.??矿山机械.?2007(03)
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作者简介：王太远（1983—），男，汉族，安徽省淮北市，专科，工程师，研究方向：煤矿井下变电所高压配电装置的技术改造。