某煤炭企業(yè)供電管理提升分析研究

1、某煤炭企業(yè)供電管理提升分析文章針對某煤炭企業(yè)供電管理的實(shí)際情況，從供電自動化水平、供電設(shè)施、設(shè)備存在的主要隱患、電氣技術(shù)可提升項(xiàng)、人員結(jié)構(gòu)優(yōu)化等四個方面提出了提升建議。標(biāo)簽：煤礦；自動化；智能變電站；無人值守；隱患；電氣火災(zāi)引言電力是煤礦生產(chǎn)的基本保障，沒有可靠的供電，煤礦的安全生產(chǎn)都是空談。煤礦可靠、安全、經(jīng)濟(jì)地供電，對保證安全生產(chǎn)、節(jié)約電能成本、提高煤礦的經(jīng)濟(jì)效益都有著非常重要的意義。該煤炭企業(yè)供電系統(tǒng)概況：管轄110kV變電站4座，35kV變電站37座、6（10）kV配電室502座，架空輸電線路757公里，年供電量約20億度。通過調(diào)查、研究對該煤炭企業(yè)供電管理提升提出如下建議：1 供電自

2、動化水平有待提升該企業(yè)供電自動化水平有待于進(jìn)一步提升，總體看是井下強(qiáng)于地面、生產(chǎn)強(qiáng)于后勤。存在的主要問題為：35kV及以上電壓等級的變電站未完全實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳、傳輸網(wǎng)絡(luò)可靠性不高且缺乏有效的監(jiān)測、監(jiān)控手段，還無法實(shí)現(xiàn)無人值守（地方電網(wǎng)已普遍實(shí)現(xiàn)）；部分井下變電所開關(guān)柜保護(hù)裝置功能落后，同時存在過度依賴工控系統(tǒng)傳輸、控制開關(guān)柜的問題，易產(chǎn)生越級跳閘現(xiàn)象，不利于故障分析；后勤管轄的變電所、箱變未建立集中監(jiān)控系統(tǒng)，存在安全隱患。建議如下：1.1 構(gòu)建井上下供電一體化管理平臺依據(jù)該企業(yè)智能變電站與綜合調(diào)度一體化平臺建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)完善現(xiàn)有調(diào)度平臺，在供電管理單位、總調(diào)度室、各煤礦調(diào)度室可實(shí)現(xiàn)對該公司所有6kV及

3、以上電壓等級開關(guān)柜的遙信、搖測、遙控、遙調(diào)、遙視功能，各用電單位將上級變電站開關(guān)信息接入本單位調(diào)度平臺。由供電管理單位統(tǒng)管各單位開關(guān)柜的整定值，供、用電及監(jiān)控單位均掌握各級開關(guān)遙信、搖測信息，便于停送電管理、事故分析、處理。可計(jì)劃用5年時間，逐步提高企業(yè)供電的自動化水平，需列項(xiàng)目如下：（1）智能變電站與綜合調(diào)度一體化平臺建設(shè)項(xiàng)目，項(xiàng)目完成后供電管理單位管轄的71個變電站的環(huán)網(wǎng)形成，“五遙”功能完善，具備無人值守的條件；調(diào)度平臺具備接入公司所有6kV及以上電壓等級開關(guān)柜數(shù)據(jù)的條件。（2）地面、井下變電所保護(hù)裝置的升級改造，建議分5年完成。a.2018年，對井下36個變電所需進(jìn)行改造，更換保護(hù)裝置

4、653個（注：更換落后的保護(hù)裝置，使用時間均達(dá)到7-10年以上），增設(shè)電力監(jiān)控分站51臺，不間斷電源72臺，地面監(jiān)控主機(jī)及遠(yuǎn)動屏10套，溫濕度控制器、電表箱、電表及其它輔件若干。改造完成后，井下變電所高壓開關(guān)中落后的電磁式、旋鈕式保護(hù)裝置將全部更換完畢，開關(guān)的誤動作、拒動作現(xiàn)象將減少。b.2019年，將井下63個未改造的變電所接入煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)，改造完成后井下所有的變電所將實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程定值修改及監(jiān)控、故障錄波、對時、電量計(jì)量及能耗分析等功能。c.2020年，將煤礦地面101個變電所接入煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)，改造完成后礦井所有的變電所將實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程定值修改及監(jiān)控、故障錄波、對時、電量計(jì)量及能耗分析等功能。

5、d.2021年，將地面輔助單位119個高壓配電室接入電力監(jiān)控系統(tǒng)。e.2018年-2022年，按照該企業(yè)礦山機(jī)電設(shè)備通信接口和協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行設(shè)備采購，逐步淘汰、替換井下移動變電站、饋電開關(guān)、磁力啟動器等小開關(guān)，實(shí)現(xiàn)礦井低壓開關(guān)的遠(yuǎn)控。f.逐年對使用年限到達(dá)12年及以上的35kV及以上電壓等級變電站的綜合自動化系統(tǒng)進(jìn)行升級改造。1.2 實(shí)施變電站無人值守需進(jìn)一步提升的項(xiàng)目1.2.1 35kV變電站檢測用熱成像儀供電管理單位的25個變電站有室外供電設(shè)備，為加強(qiáng)實(shí)時監(jiān)測安全運(yùn)行狀況，需對室外組合電器及連接母線進(jìn)行全方位360熱成像監(jiān)測。1.2.2 35kV變電站開關(guān)柜無源無線溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)在32

6、座變電站開關(guān)柜中的關(guān)鍵連接部加裝無源無線溫度傳感器，并且采用射頻無線方式實(shí)現(xiàn)與信號收發(fā)天線的通信，對溫度在線監(jiān)測，實(shí)時記錄溫度監(jiān)測點(diǎn)的溫度變化趨勢，實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時預(yù)警報警功能，有效提升高壓開關(guān)柜運(yùn)行可靠性。1.2.3 變電站智能巡檢機(jī)器人變電站智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)能夠以全自主、本地或遠(yuǎn)方遙控模式代替或輔助人工進(jìn)行變電站常規(guī)巡檢，提高工作效率，機(jī)器人每次巡檢定時、定點(diǎn)、定角度的程序化作業(yè)保證了巡檢到位率和準(zhǔn)確度，大大的提高了巡檢質(zhì)量。建議在該企業(yè)4個110kV變電站分別配置一套使用。1.2.4 主通風(fēng)機(jī)無人值守該企業(yè)共有22個主扇房，2017年，兩個煤礦已試點(diǎn)實(shí)現(xiàn)無人值守，建議對已實(shí)施無人值

7、守主通風(fēng)機(jī)房的運(yùn)行效果評價后，再實(shí)施剩余16套主扇，實(shí)現(xiàn)后，值守人員可由168人，降為64人。1.2.5 主運(yùn)膠帶機(jī)無人值守該企業(yè)共有110部主運(yùn)輸膠帶機(jī)，34部為上倉和配倉膠帶機(jī)、36部機(jī)頭有煤倉或破碎機(jī)無法減員，考慮帶式輸送機(jī)運(yùn)行中存在帶面磨損嚴(yán)重、系統(tǒng)有水煤或特殊構(gòu)造情況時需人員值守，共有40部膠帶機(jī)可以先進(jìn)行無人值守改造，目前正在做試點(diǎn)，建議需充分考慮現(xiàn)有皮帶保護(hù)的可靠性后，再實(shí)施無人值守試點(diǎn)。2 供電設(shè)施、設(shè)備存在的主要隱患2.1 電氣火災(zāi)風(fēng)險較大，管控手段有必要進(jìn)一步加強(qiáng)（1）廠區(qū)電纜溝的整治2013年，該企業(yè)發(fā)生了電纜溝著火事故，究其根本原因就是電纜溝狹小、電纜密集、堆放，且電纜

8、溝多處于封閉的環(huán)境中不宜進(jìn)行日常檢查，溝內(nèi)存在積水問題等，該企業(yè)多數(shù)礦井的工業(yè)廣場電纜溝的情況類似，建礦多年，電纜溝的容量按照建礦初期考慮，容量無法滿足使用要求，溝內(nèi)狀態(tài)差，有必要進(jìn)行改造。（2）對外供電監(jiān)管不到位，電氣火災(zāi)的隱患大該企業(yè)因歷史原因存在部分對外轉(zhuǎn)供電用戶，因人員不足，存在監(jiān)管不到位的情況，外供電區(qū)域私拉亂接現(xiàn)象嚴(yán)重，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不合理，易發(fā)生電氣火災(zāi)，建議盡快利用國家“三供一業(yè)”移交政策，將外供電用戶移交地方管理。（3）消防器材的選取需進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)有配電室均配備的干粉滅火器，在火災(zāi)發(fā)生時，滅火效果一般，建議推廣使用水基滅火器、高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)。2.2 部分同塔架設(shè)的架空線路在采空

9、區(qū)中該企業(yè)有部分架空線路存在同塔雙回架設(shè)的情況，從企業(yè)近10年桿塔加固的經(jīng)驗(yàn)來看，加固桿塔后再開采基本上是安全的，為了進(jìn)一步提高供電可靠性，有必要對采空區(qū)的同塔雙回桿塔加強(qiáng)監(jiān)控手段，如桿塔的在線偏移檢測。同時可結(jié)合供電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，調(diào)整同塔雙回線路。3 有多項(xiàng)電氣技術(shù)存在可提升項(xiàng)3.1 智能變電站智能變電站以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測等基本功能，并支持電網(wǎng)實(shí)時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動的變電站。截至2015年底，國家電網(wǎng)公司共建設(shè)約2800座智能變電站?！笆濉逼陂g，國家電網(wǎng)公司還將繼續(xù)推進(jìn)智能電

10、網(wǎng)和智能變電站建設(shè)，預(yù)計(jì)會再建8000多座智能變電站。目前，沒該企業(yè)缺少智能變電站，建議新建變電站按照智能站標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)。3.2 無功功率的就地補(bǔ)償目前，該企業(yè)無功功率均為集中補(bǔ)償，優(yōu)點(diǎn)為在地面集中布置費(fèi)用低。無功功率就地補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)為：提升供電質(zhì)量，解決功率因數(shù)低、線路電流大、遠(yuǎn)端電壓不穩(wěn)，有效濾除井下5、7、11、13次諧波，解決諧波帶來的設(shè)備傷損、通訊干擾、保護(hù)誤動作，從而提高供電系統(tǒng)的可靠性、安全性以及運(yùn)行維護(hù)效率。近期，井下10kV、6kV、3300V、1140V、660V的就地?zé)o功補(bǔ)償技術(shù)及設(shè)備已趨于成熟，建議優(yōu)先在綜連采工作面中試用。3.3 電機(jī)全壽命周期（故障）趨勢分析系統(tǒng)隨著，

11、該企業(yè)無人值守場所的日漸增多，有必要采取一些先進(jìn)的手段對電機(jī)進(jìn)行全壽命周期分析，目前，一些大型化工、鋼鐵企業(yè)、航母等均在使用電機(jī)全壽命周期（故障）趨勢分析系統(tǒng)，建議公司列科研項(xiàng)目研究并推廣應(yīng)用該系統(tǒng)。3.4 煤礦能效分析、優(yōu)化系統(tǒng)該企業(yè)用電量在20億度左右，節(jié)能空間巨大，有必要研究煤礦能效分析、優(yōu)化系統(tǒng)。3.5 電纜溝監(jiān)控與報警系統(tǒng)目前，該企業(yè)電纜溝的狀態(tài)較差，有必要進(jìn)行火災(zāi)監(jiān)測。在電纜溝中設(shè)探頭，對綜合管溝的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，采集溫度、煙霧、氣體成分、視頻等信息。3.6 車載柴油發(fā)電機(jī)組做應(yīng)急電源為提高煤礦在極端情況下保障基本供電的能力，有必要配置車載柴油發(fā)電機(jī)組做應(yīng)急電源。目前，國內(nèi)最大的10

12、kV車載發(fā)電機(jī)組已經(jīng)可以做到2400KW。通過理論計(jì)算，2臺2400KW的車載柴油發(fā)電機(jī)組并列使用可以滿足1200kW電動機(jī)直接啟動要求，保證正常運(yùn)行后，并且具備3960kW阻性負(fù)載容量空間，下一級最大直接啟動容量仍可達(dá)到900kW，可以滿足礦井的應(yīng)急電源要求。3.7 電氣開關(guān)整定計(jì)算系統(tǒng)煤礦企業(yè)整定計(jì)算均存在以下問題：人工計(jì)算精度不準(zhǔn)確、而且效率較低，對保護(hù)整定規(guī)程不熟悉、對整定保護(hù)的算法不熟悉，導(dǎo)致不同的技術(shù)人員對整定計(jì)算的理解不一致，導(dǎo)致計(jì)算的保護(hù)定值也不統(tǒng)一；不同的部門之間供電設(shè)計(jì)、計(jì)算不能協(xié)同工作，供電數(shù)據(jù)及參數(shù)不能共享；計(jì)算參數(shù)不正確，導(dǎo)致從地面到井下的短路電流以及整定保護(hù)的不能很

13、好的配合。建議：研究電氣開關(guān)整定計(jì)算系統(tǒng)，整定人員將參數(shù)錄入系統(tǒng)，整定結(jié)果可自動生成，整定人員確定整定值后，管理人員可在系統(tǒng)中進(jìn)行校核、審批。3.8 斷路器手車電動操作在推行變電所無人值守前，有必要將斷路器手車改造為電動操作，避免誤操作造成的事故擴(kuò)大。建議先對35kV以上電壓等級變電站的開關(guān)進(jìn)行改造。3.9 研究電氣設(shè)備及主要備件的選型有必要對該企業(yè)在用電氣設(shè)備的使用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，淘汰質(zhì)量差的產(chǎn)品、調(diào)研設(shè)備廠家，對關(guān)鍵元器件建立采購短名單廠家目錄。4 降低電費(fèi)支出4.1 借鑒魏橋集團(tuán)電改模式，創(chuàng)新公司用電方式2017年，該企業(yè)計(jì)劃使用3000萬度廠用電，預(yù)計(jì)可節(jié)約電費(fèi)支出394萬元/年。該

14、企業(yè)配套電廠較多，這種用電模式可繼續(xù)大力推廣。4.2 電價有下浮空間該企業(yè)同地方電網(wǎng)公司執(zhí)行的電費(fèi)計(jì)價方式，為固定電價0.582元/度，未執(zhí)行大工業(yè)用戶電價，不再單獨(dú)考慮電度電價和基本電費(fèi)，用電成本較高，建議安排專人協(xié)調(diào)修改電價事宜。5 人員結(jié)構(gòu)優(yōu)化5.1 供電管理單位人員優(yōu)化該企業(yè)供電管理單位共有人員468人（不含架空線路維護(hù)），其中83人為勞務(wù)工。架空線路維護(hù)外委人員34人。下表為同某供電公司的對標(biāo)數(shù)據(jù)（注：對標(biāo)僅針對企業(yè)供電管理運(yùn)行、維護(hù)人員）。同某供電分公司相比，該企業(yè)存在如下可改進(jìn)項(xiàng)：（1）變電站運(yùn)行人員過多，隨著變電站自動化水平的提升，這部分人員可優(yōu)化。（2）運(yùn)行維護(hù)人員的分組可參

15、考某供電公司進(jìn)行優(yōu)化，逐步從運(yùn)行人員中選取年輕人員轉(zhuǎn)檢修培養(yǎng)。（3）女工總計(jì)270人左右，人員占比57%，建議：運(yùn)行女工可轉(zhuǎn)二次檢修、地面試驗(yàn)、配網(wǎng)自動化、保護(hù)、通訊等崗位，需提前培養(yǎng)。（4）架空線路維護(hù)屬供電核心業(yè)務(wù)，從2006年至今一直外委，對該企業(yè)發(fā)展不利，建議招聘人員做架空線路維護(hù)人員儲備，提高企業(yè)變電站整體無人值守后，檢修的響應(yīng)速度。（5）供電對專業(yè)性要求較高，多年來一直無專業(yè)對口大學(xué)生進(jìn)入，建議在電力院校或其它院校電氣專業(yè)招聘部分人員，作為后備力量培養(yǎng)。5.2 礦井調(diào)度室電氣操作人員礦井調(diào)度人員需要啟停水泵、皮帶、主通風(fēng)機(jī)等，需同上級電力調(diào)度進(jìn)行聯(lián)系，無專業(yè)調(diào)度人員存在安全隱患，建議：先對礦井調(diào)度人員進(jìn)行煤礦電氣作業(yè)資格許可證培訓(xùn)，隨著礦井集中控制項(xiàng)目的推進(jìn)，逐步為礦井