河南大有能源股份有限公司耿村煤矿生产用电负荷的日益增加，原供电系统存在需淘汰的电气设备，不能满足井下正常生产供电。该矿井下大面积突然停电后，由于没有记录和告警信息，往往很难判断故障原因和故障部位，只有通过试送电进行供电恢复和故障查找，当试送电到故障线路后又一次造成大面积停电，这时才判断出故障回路，不仅造成二次大面积停电，而且使电力电缆受到二次故障冲击，严重影响井下供电系统安全。因此，重视矿井安全供电，优化矿井供电系统，研究提高供电可靠性非常必要。
⑴问题提出
矿山电力负荷分为3类：突然中断供电造成生命危害和重大经济损失给矿井带来灾难性危害，即要用双回路独立电源供电属一级负荷；突然中断供电无生命伤亡，但对矿井大型地面空压机、提升运输设备等带来危害即二级负荷；一般对矿井设备供电无特殊要求属三级负荷。耿村煤矿井下供电系统出现大面积突然停电，造成的影响是对矿井安全供电和安全生产产生很大影响，以至于产量减产。根据该矿目前供电系统的实际运行状态，他们分析如下：井下供电系统共分7个回路，其中东区2个回路、西区2个回路、中央变电所2个回路、风机专用1个回路，而往东、西区的2趟生产供电线路中，供电电缆续接有QDZ系列电缆；负荷分布不均匀，部分设备陈旧，零部件紧缺，无“MA”标志；保护动作不灵敏，析测失控、定值动作不准，故障率高，严重影响矿井供电的安全性、可靠性。
⑵优化改造实施方案
①对井下供电系统3个区域主回路中的淘汰纸绝缘电缆进行更换，更换为符合高瓦斯矿井供电要求的MYJV22-185mm2电缆，达到规程要求。根据35kV变电所I、II回路2个主变压器容量不同（I回路16000kVA，II回路10000kVA），对井下负荷进行重新的分布调整；那就是在保证原生产供电系统的前提下，把西区延伸强力皮带、东区延伸强力皮带、东三延伸强力皮带等调整到I回路运行，而各自的II回路只做热备用；负荷调整后，II回路过流跳闸故障大大降低，让充填峰谷时期，电压也比较稳定，使整个供电系统的供电质量有了相对提高。
②井下东、西采区变电所及风机专用系统中高爆开关的综合保护器全部更换，更换为鹤壁广大生产的综合保护器；经调试，首先实现地面自动化电力监控，其次保护功能齐全，参数整定准确，动作灵敏可靠。所谓地面自动化电力监控就是在地面集控中心可以实现分、合开关进行停送电操作，也可以实时监测到设备的运行状态。如主水泵在集控中心可以开停，并通过通讯系统观测到水泵运行的电压、电流、阀门的“开关状态”及排水量；而功能齐全、动作灵敏可靠，是具有三段式过流保护及失压、漏电等相关闭锁保护功能。如互感器为200/5高爆开关，电动机为450kW，那么根据开关整定原则的不同，过载整定值应为0.3A、1.4A，时间为20s，只要过载电流超过整定值，延时到20s，保护一定动作，开关断开；漏电保护功能中，如设定零序电流为4A，零序电压为23V，并根据绝缘降低的多少，只要超过整定值，开关自动跳闸，并显示零序过压、或零序I、II、III段，从而实现漏电闭锁，不能重新合闸，只有处理好故障，解除漏闭，才能恢复送电；参数的准确性是说没有换保护器时，在变电所互倒母线段，2个进线开关同型号、同负荷、同绝缘，一个整定0.6，可以满足运行条件，而另一个则跳闸，经调至0.8以后才可以正常运行，说明参数整定具有一定的滑动性，而更换成鹤壁广大公司的保护后，没有出现过类似现象，准确率比较高。
③防越级跳闸。越级跳闸造成的大面积停电，给值班人员的尽快恢复送电带来极大不便，同时也掩盖选择性漏电保护功能，而原本是要保护功能齐全、动作灵敏可靠，但是越级跳闸会造成下一级开关失压跳闸，检测不到故障种类和故障开关。为了解决这个问题，他们针对上支—下总和下支—上总开关，通过2个手段来控制越级跳闸，一是依据生产负荷，对综保定值进行准确整定；二是通过上下级开关各种保护整定的时间差来实现防越级跳闸。例如，该矿井下东区2#变电所3#高爆控东1#变电所1#高爆总进线（2#变电所2#高爆属支开关，1#变电所1#高爆属总开关）2个开关容量相同，整定过载电流时，1#变电所1#高爆为6A、时间为20s，2#变电所3#高爆为6.1A、时间为21s，所配件紧缺的高爆开关和不合格的设备进行淘汰性更换。东区1#、2#、3#总共3个变电所的35台高爆开关属于PJG系列同一型号，开关的合闸机构均为易损件，影响供电的可靠性，为此将1#变电所的全部开关更换为2PBG-6Y型，拆下的开关作为2#、3#变电所的备用开关，这样既避免大面积更换等带来的资金投入和影响生产，又保障供电的可靠性。同时，对没有“MA”标志的500kVA干变更换成2000kVA的干变，运行质量大为改善，既提高强力皮带的运载能力，又降低设备故障率及供电损耗，节约供电成本。
⑶体会
井下主回路动力电缆全部更换成统一型号后，保证供电的可靠性和安全性；I、II回路分列运行，负荷调整、均匀分布，使供电系统中相对薄弱环节的故障率大为降低；开关综合保护器各项功能投入，并依据负荷严格定值整定，保证设备安全可靠运行；总开关和支开关的选择性漏电方式的合理投入，减少大面积停电故障和保护设备及人身安全；设备紧缺件及淘汰型设备的更换，符合规程规定要求。 （李剑峰）