电力论文--浅谈高、低压供电系统及其事故处理

发布时间：2022-10-05 10:08 热度：

刘嘉

【摘要】电能是现代工业生产的主要能源和动力，而供电系统对于电能的供应和输送，又具有十分重要的作用。所谓供电系统就是由电源系统和输配电系统组成的产生电能并供应和输送给用电设备的系统。供电系统主要包括高压供电系统和低压供电系统。在矿山供电系统中，无论是地面供电系统还是井下供电系统，均采用了高、低压配电网。本文电力论文主要从高、低压供电系统及矿山供电系统的定义，高、低压供电系统供电方案的比较以及矿山供电系统的事故处理几个方面进行了论述。
【关键词】高、低压供电系统；矿山供电系统；供电方案；事故处理

一、高、低压供电系统及矿山供电系统概述
1. 供电系统
供电系统是指由电源系统和输配电系统组成的产生电能并供应和输送给用电设备的系统。供电系统主要由系统电源、地面变电站（所）、井下中央变电所、采区变电所及通风、排水、提升、运输等主要系统的供配电设备组成。
2. 高压供电系统
高压是一个相对的概念，通常所指的高压电源即为10KV电源（少量地方会用到35KV）。高压供电系统一般要完成进线、避雷、测量、计量、出线、联络等功能。但这些功能有些可以不必单独使用一台柜体，如进线和避雷，测量和避雷等等，经常会安装在同一个柜体内，以节省空间和投资。对于容量较小的局站（400KVA以内），根据国家规定，也可以不配置高压系统。
3、低压供电系统
在我国，通常所指的低压电源即为380V（工业用电）或者220V（居民用电）。低压供电系统是指从电源进线端起，直至低压用电设备进线端的整个电路系统。同高压供电系统一样，低压供电系统也要完成进线、避雷、补偿、测量、计量、出线、联络等功能。低压供电系统是由总配电室内的低压配电柜、低压输送电缆；各用户进线总配电柜、分配电箱、用电设备等组成。低压配电线路主要负责向低压用电设备输送和分配电能。
4. 矿山供电系统
矿山供电系统包括两个部分，地面供电系统和井下供电系统。其中，地面供电系统包括地面变电所和高、低压配电网。地面变电所有两回路电源进线，任一回路因故障停止供电时，另一回路应仍能担负矿井的全部负荷，以保证可靠供电。进线电压一般为35KV和6KV（或10KV）,大型矿井也有110KV的。地面高压配电电压为 6KV，低压为380/220V。在大型矿井和选矿厂，正在发展高压10KV和低压660V供电。目前，国内已有部分矿山（如大顶铁矿）建立了10KV的变电所，来完成供电任务。

二、高、低压供电系统供电方案的比较
1. 高压供电系统运行方式
高压供电系统有不同的主结线方式，包括采用单母线分段接线方式和内桥型接线方式。两路市电引入时，高压系统运行时的切换方式通常有如下几种（具体根据工程实际情况或已确定的方案取舍）：
（1）当两路市电为主、备用时，两路进线开关的切换有如下三种方式：
 备用自投，主用自复。
 备用自投，主用手动投入。
 两路电源的切换均采用手动操作。
（2）当两路市电互为主、备用时，两路进线及母联开关的切换方式有如下两种方式：
 母线分段，母联自投。
 当主用市电停电后，备用市电开关自动投入，当备用市电停电后，主用市电开关自动投入。
（3）当两路市电电源均有容量限制（每路均小于总用电需求）时的切换方式为：平时母线分段运行，当其中一路市电故障时，母联开关手动操作投入，由另一路市电供给故障回路变压器供电（此种联络方式应限制低压侧负荷不超过单线路容量）。
（4） 平时母线分段运行，中间不设母联开关（有些地方供电部门要求），当其中一路市电停电时，则依靠低压系统母联开关进行联络，供保证负荷用电。
2. 低压供电系统运行方式
根据 IEC 规定，低压配电系统按接地方式的不同分为三类，即 TT 、 TN 和 IT 系统。目前工厂低压系统接地通常采用TN系统，即系统有一点直接接地，装置的外露导线部分用保护线与该点连接。
（1） TT系统
TT 方式是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，称为保护接地系统，也称 TT 系统。在 TT 系统中负载的所有接地均称为保护接地。
（2） TN系统
TN供电系统是将电气设备的金属外壳和正常不带电的金属部分与工作零线相接的保护系统，称作接零保护系统，用 TN 表示.
（3） IT系统
IT系统是指在电源中性点不接地系统中，将所有设备的外露可导电部分均经各自的保护线PE分别直接接地，称之为IT供电系统。IT系统一般为三相三线制。
低压供电系统中不同变压器的低压侧之间的联络一般常采用手动切换，在切换时，维护人员可以根据变压器的供电能力情况合理选择优先保证的负荷。对于比较重要的通信局站，要求每台变压器必须有检修电源（备用电源），这就要求对于多个子系统的局站，一般各子系统之间都应该进行联络。在各种低压系统的切换中，一般均设置一路为主用电源，当主用电源故障时，才使用备用的分路，当主用电源恢复后，应切换回主用电源供电。
三、高、低压供电系统常见事故及处理
1. 高低压供电系统事故引起的原因
在矿山供电系统中，供电设施由于线路设施老化，关键设备、系统故障或接地导致高压供电设施线路存在不安全隐患等易造成供电系统全部或部分停电等事故。同时，变电所在设计、安装、检修、运行中存在问题都会引发事故，当变配电设备存在隐患若不能及时消除也将导致事故。引起事故的原因可归结为以下几点：
（1）进线电缆故障。
土建施工电缆积尘过厚长期高温过负荷绝缘老化击穿引燃、电缆在运行中受到机械损伤、运行中的电缆接头氧化、电缆接头绝缘物质灌注存有空隙或裂纹侵入空气使绝缘击穿爆炸起火、电缆接头瓷套管破裂及引出线相间距离小导致闪络起火等。
（2） 高压母线或柜内发生相间短路，如小动物（老鼠）进入开关柜引起短路，高压柜堆积尘土、绝缘降低闪络。
（3）开关设备电气回路故障。
主要有触头发热烧毁、断路器表面污闪放电及缺油爆炸、互感器绝缘击穿、二次回路受潮短路等。
（4）变压器事故。
变压器事故主要有内部线圈匣间短路、线圈接头断线、引线或绝缘套管间两相线圈短路和铁心故障等。
变压器是矿井供电系统中改变电压和传递能量的主要设备，运行一般比较稳定，但有时其各部件接线头发热、变压器油面下降或变压器油变质、绝缘降低引起内部闪络、过电压等原因，致使变压器发生故障或损坏，造成供电系统全部或部分停电。
（5） 人为误操作造成事故
操作人员操作思路不清操作错误、违章操作、未严格执行操作票制度及一人操作一人监护制度、造成弧光短路等停电事故。
（6）雷电天气造成的事故
当不同的电荷雷云对架空线路及地面供电设施放电接触一定程度时，会产生激烈放电闪络。由于放电温度高达2万度以上时空气受热剧烈膨胀，产生雷击电流，可达数百千安，雷电放电时间短，电压高，具有很大的破坏力，会造成供电系统全部停电。
2. 几种常见的矿山供电事故及表现
(1) 电缆事故。
电缆短路、破皮漏电、电缆放炮、接线盒进水，电缆着火等。
(2) 开关事故。
开关误动作、控制元件老化损坏、整定不合理等。
(3) 电机事故。
电机烧毁、电机漏电、电机长时温升较大等。
(4) 移动变事故。
越级跳闸、保护失灵、低压侧控制器误动作等。
3. 判断事故的常用方法
变电所中央信号屏、集中信号箱、高压开关柜上，当发生开关跳闸或其它异常时，将有相应的音响和灯光信号给出，提醒工作人员注意。现场处理人员要注意根据信号提示进行综合分析，确定事故。以下做详细介绍：
（1）运转值班室计算机监视系统。
当设备发生故障或开关由一种状态向另一状态变化时，监视装置将报音响信号，告知值班人员有情况发生；同时，警报画面将覆盖当前画面并闪烁显示，将事故或故障信息告知值班人员并贮存记录。
（2）变电所中央控制屏或集中信号箱。
断路器跳闸时，发出音响信号（蜂鸣器响），并有双灯光字牌显示事故的性质，指示跳闸 发生在一段或二段
发生故障时，能及时发出区别于事故的音响（警铃响），并有光字牌显示故障性质，指示故障发生在一段或二段。
（3）高压开关柜上的信号提示。
发生事故时，跳闸断路器的运行指示灯发生变化，运行中指示灯红灯由常亮变为闪烁，停止指示灯绿灯由不亮到亮。
4. 事故的处理措施
（1）尽快限制事故发展，消除事故的根源，并及时解除事故对人身和设备的威胁。
（2）用一切可能的办法使正常设备继续运行，对重要设备或停电后危及人身安全的设备力保不停电，对已停电的设备应迅速恢复供电。
（3）进行倒闸操作，改变运行方式，使供电恢复正常，并要优先恢复重要设备和车间的供电。
（4）为避免变配电所无统一指挥造成混乱，现场人员必须主动向公司调度、领导等汇报事故处理中每一环节，及时听取指示。
（5）在处理事故过程中，值班人员应有明确分工，有领导、有指挥地进行。要将事故发生和处理过程，详细地进行记录。
5. 事故的预防措施
(1)完善供电的硬件设施
充分考虑矿山供电系统的可行性、合理性、可靠性，注意设备的选型合理，技术先进，确保供电质量。根据实情确保最佳供电方案，选择电缆时充分考虑负荷情况。从长远发展综合考虑问题，使电缆型号、截面有增容余量，同时尽可能选择机械强度高的型号电缆，计算时要保证保护装置动作灵敏、可靠，进一步完善低压供电系统。
(2)加强供电技术管理，具体做到几下几个方面：
① 按检修标准要求及时组织检修，实现设备检修周期化。
② 加强供电系统的巡视工作，及时汇报消除隐患。
③ 强化供电系统保护，防止越级跳闸扩大事故范围。
④ 建立和完善事故追查体制。
⑤ 强化职工培训和操作技能的训练。

【参考文献】
[1] 田书;张胜朝;;矿井高压电网的自适应过流保护研究[J];电网技术;2008年06期
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