煤礦供電經營管理中計量誤差探析論文
0引言
神東煤炭集團公司是神華集團最大的煤炭生產基地,生產技術和設備先進,原煤年產量2億多t,千百萬t級煤礦分布于晉陜蒙地區。近幾年,為進一步提高煤炭產量和質量,該公司不斷引進先進設備及煤炭生產的配套設備。針對這種變化,神華神東供電中心結合煤礦生產特點,積極調整更新供電設備及供電方式,努力滿足煤礦生產用電要求。然而,由于種種原因,常常發生計量誤差,對供電經營管理工作造成了一定影響。因此,分析煤礦供電經營管理中的電量計量誤差原因并尋找對策,具有重要意義。
1煤礦生產用電特點
煤礦生產用電的特點主要表現在以下5個方面:①煤礦的生產設備功率大,生產時負荷集中,且多為感性設備;②生產設備啟動時間長,啟動電流大;③受礦井環境及煤層結構等影響,生產時負荷波動較大;④設備檢修、調整、調試時負荷較小;⑤礦井內的電纜線路及設備容易發生故障。
2目前煤礦電量計量方式
由于煤礦供電屬于一級用戶,因此煤礦的供電方式采用雙回路或多回路供電網絡。為便于供電經營管理,在各出口進行電能計量,以感應式電能表和電子式電能表為終端計量裝置,電能表及互感器的誤差等級為0.2和0.5級。運行中的電能表按月進行電量的統計結算,各類數據按小時進行記錄。計量裝置每年進行一次現場校驗或輪換。
3電量計量誤差分析
在煤礦供電經營管理中,導致電量計量誤差的因素比較復雜,涉及設備、環境、人員等多方面因素。
3.1計量裝置因素
供電中心根據煤礦生產用電的特點,在每個煤礦附近都配套至少1個35kV變電站,來降低損耗、提高供電可靠率及供電質量。為滿足煤礦生產對大功率、大電流的要求,在供電出口配置的電流互感器都比較大。煤礦正常生產時,由于大多是大功率設備,負荷電流較大且不穩定,如大型綜采設備或露天煤礦的高壓電鏟等,啟動時或煤層和地質結構發生明顯變化時,電流的波動大。但煤礦停產時,負荷電流較小,時常會超出電能表的精度范圍。計量裝置中的電壓互感器、電流互感器都是電磁式的。電磁式互感器極易受到系統、環境及自身的影響而造成計量誤差,如二次回路缺相、換相、導體表面氧化、系統故障等,都會影響到計量的準確性,出現計量誤差[2]。早期的計量裝置誤差等級大多為0.5級。隨著煤礦生產規模的不斷擴大,用電量也大幅度增加。由于誤差等級的限制,月度結算網損電量明顯增大。如一個年產500萬t的煤礦,月度電量在1000萬千瓦時以上,按誤差等級0.5計算,月度網損電量達5萬千瓦時。為降低計量誤差,將部分出口電能表更新為0.2S級三相三線電子式電能表。電子式電能表由電子原件構成,通過電流、電壓采樣、轉換、功率計算來實現電能計量。在煤礦供電回路中,由于負荷的波動、接地及短路故障,在電能表內會產生相應的電流、電壓變化。長時間的變化會使電子式電能表內部的電子元件的電氣特性發生變化,使電能表產生誤差[3]。在日常供電經營管理中,通過對變電站計量裝置和電量的分析,發現計量裝置受系統和環境影響較為普遍,如計量裝置接線端子及二次回路導體連接部分氧化、電子式電能表電阻阻值的變化、電容器容量的變化等。
3.2裝置安裝、維護、檢測因素
在計量裝置安裝過程中,使用的設備、材料及安裝工藝不符合規定要求,也是造成電量計量誤差的原因。實際中常見的問題有:在三相三線電能表接線時,電流回路接地線接錯位置;電壓回路與電流回路相序不對應;接線端子連接不當,誤將計量線接到保護端子,或接到準確等級與電能表不對應的端子;接線端子螺絲擰緊力度不夠,導致短時間內氧化使回路電阻增大等。按規定,計量裝置要定期檢查維護,運行環境有明顯變化、系統發生故障時要及時檢查檢測。要對計量裝置的連接處、開關、導線、端子、電能表及電流、電壓進行檢查,檢查有無接觸不好、打火放電、受潮、發熱、斷線或損壞等現象,發現異常要及時記錄并匯報處理。然而,變電站值班人員在進行維護時,主要以一次供電設備為主,往往忽視對計量裝置的檢查維護,因此不能及時發現異常并記錄,導致電量結算時出現誤差。由于煤礦供電主要以電纜線路為主,停送電操作頻繁,易產生浪涌電壓,又加之電力電纜線路長、接頭多,所以接地、短路故障較多,對計量裝置有一定影響。在夏季,還會受到雷電的影響。所以,因內、外過電壓造成電壓互感器一次熔斷器熔斷是影響計量誤差的主要原因之一。檢修人員在對計量裝置進行現場校驗、輪換時,主要針對電能表進行校驗、輪換及二次回路的極性檢測,疏忽對二次回路阻抗的檢測和電流、電壓波形的檢測,這也是造成計量誤差的'原因之一。電流二次回路開路、短路、回路電阻增大等都會引起計量誤差,嚴重時甚至會損壞計量裝置。
3.3環境因素
煤礦周邊的污染較大,主要污染物為煤炭粉塵。污染物主要聚集在互感器二次端子及電能表接線端子處。由于煤炭粉塵具有一定的導電特性,聚集過多就會形成電流回路,產生分流或放電,影響計量,嚴重時甚至會造成計量裝置的損壞。同時,粉塵還容易吸收水分。雨季時,附著的粉塵因吸收水分而變潮濕,雨水與煤炭粉塵中的硫化物發生反應后形成弱酸性物質,會慢慢腐蝕計量裝置金屬部分,極易造成導體接觸電阻增大、回路之間放電、斷線、短路、開路等故障,導致計量誤差和裝置損壞。正常情況下,計量裝置的接線端子是被專業部門封閉的,嚴禁其他人員打開。所以,運維人員很難發現或清掃處理集聚在接線端子處的灰塵,大多數是在出現計量誤差異常或電能表顯示異常時才發現故障的。雷電也是影響計量裝置的原因之一。當系統或線路遭受雷擊時,不論是直擊雷還是感應雷,都會在電網上產生雷擊過電壓。電能計量裝置及自動化終端計量設備是一類電子產品,雷擊過電壓會對其造成不同程度的影響。
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