地面供电安全运行管理及保护整定

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。甲乙丁丙放射式甲乙丙丁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。甲乙丁丙环式甲乙丙丁两端电源式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（Ⅰ梁矿线、Ⅱ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（Ⅰ迎风线、Ⅱ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。2×12500KVA南二风井35kV站LGJ-3002×110kVLGJ-2401×35kV辅助区35kV站1×20000KVA1×150000KVA35kV汇龙水泥厂LGJ-150110KVLGJ-150110KV顺和11万站2×16000KVA6kmLGJ-3002x110kV2×180000KVA40000+31500KVALGJ-12035kVLGJ-240110kV2×110kVLGJ-300机组：2×25MW2×31500KVA2×10000KVALGJ-150110kVLGJ-150110KVLGJ-3002×110kV主变：2×40000KVA机组：2×25MWLGJ-3002×110kV2×16000+1×12500KVALGJ-1502×110kV2×16000+20000KVALGJ-1202x110kV3×16000KVALGJ-952x110kV2×10000+16000KVA天龙发电厂永城11万站迎宾22万站西风井11万站新桥11万站煤化工11万站城郊11万站车集35kV站梁庙22万站陈四楼11万站矿区中心站LGJ-1851×35kVLGJ-1851×35kVLGJ-1852×35kV生活区35kV站1×12500KVA4、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。双接地双接地双接地单接地单接地双接地单接地单接地单接地单接地双接地单接地单接地5、调度运行管理和变电站运行管理序号变电站调度权限备注1中心站Ⅰ、Ⅱ梁矿2，Ⅰ、Ⅱ热矿2、永矿2、矿110属地调调度矿11旁，永车2供电处调度与地调结合Ⅰ、Ⅱ矿陈1，Ⅰ、Ⅱ矿郊1，Ⅰ、Ⅱ矿化1，Ⅰ、Ⅱ矿车线，矿汇线，矿辅线，矿1#主变，矿2#主变，矿3500，1#、2#站用变高压侧属供电处调度调度。2城郊站6kV及以上电气设备均归供电处调度管理直流、低压归变电站管理，变运工区和处调度同意后方可操作3陈四楼6kV及以上电气设备均归供电处调度管理直流、低压归变电站管理，变运工区和处调度同意后方可操作4新桥站6kV及以上电气设备均归供电处调度管理直流、低压归变电站管理，变运工区和处调度同意后方可操作5西风井Ⅰ、Ⅱ迎风2属地调Ⅰ、Ⅱ风化1、新风2、风顺1、风110及110KV母线设备及6kV设备属调度直流、低压归变电站管理，变运工区和处调度同意后方可操作变电站的所有操作，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。静止同步补偿器（SVG）静止无功补偿器(SVC)描述动态响应速度1ms20~40msSVG从容性无功的运行模式到感性无功的运行模式的转换可以在1ms内完成，这种极为迅速的响应速度完全可以胜任对任何冲击性负荷的补偿，而SVC无法比拟的。电压闪变抑制能力5:13:1SVC受到响应速度的限制，即使增大装置的容量，其抑制电压闪变的能力也不会增加；而SVG不受响应速度的限制，增大装置容量可以继续提高抑制电压闪变的能力。谐波含量小本身就是谐波源SVG采用了PWM技术和级联多电平技术，因此自身产生的谐波含量很低。SVC本身是一个很大的谐波源，其产生的谐波对系统的影响大小，取决于与其匹配安装的滤波器的性能。装置功耗比SVC至少低2%电抗器功耗大在SVC装置中，电抗器的功耗大约占装置总功耗的一半。由于SVG无需大容量的电抗器作为储能元件，因此装置的功耗大大降低。SVG的功耗比同容量的SVC至少低2个百分点。《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：①全系统都出现零序电压，且零序电压全系统均相等。②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°。③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。④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。⑤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kskZZEImin最小短路电流kskZZEImax23kskZZEkI短路电流计算公式ABCD12最大短路电流曲线最小短路电流曲线KkskLZZEI1minkskLZZEI1max23minssZZmaxssZZmaxBAImaxCBImaxDCI负荷电流曲线kIL（3）电流速断保护最小短路电流曲线最大短路电流曲线1ABCmax..I1.BksetIImax..BkImax..II1.BkrelsetIKI3.1~2.1IrelKI1.setImaxLminLkILminL)23(1%100max.I1.minssetABABZIEZLL保护范围的校验1ABCkImin1max.min..I1.23LzZEIIsLksetI1.setI%15要求max..BkI最小短路电流曲线最大短路电流曲线L对于短线路、运行方式变化较大时，若Ⅰ段保护范围小于线路的15%，可不考虑Ⅰ段保护，仅用Ⅱ段+Ⅲ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