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。
3.4系統因素
煤礦供電系統主要以電力電纜線路為主，隨著礦井或采區的推進不斷延伸。受環境和生產方式的影響，煤礦電力系統故障較多。常見的故障有接地、短路以及三相電流、電壓不平衡。當供電系統發生接地時，中性點不接地系統可以繼續運行。但此時的電壓會發生變化，未接地相的電壓會升高。計量裝置長時間運行在過電壓下，溫度會升高，影響裝置的準確性。雙回路或多回路供電的煤礦在生產時，負荷并不是平均分配在各個回路中，而是以一個回路為主供電回路，其余回路作為備用回路或輔助回路。煤礦生產時，負荷集中的回路計量裝置運行正常，備用回路或輔助回路負荷很小，如只連接一個空載變壓器或幾千瓦設備，這時候反應在計量裝置二次回路中的電流極小，以至超出計量裝置的精度范圍。系統電壓波動、短路、諧振等也會對計量產生影響。特別是短路，線路發生短路時，瞬間產生十幾千安或幾十千安的短路電流，在計量裝置二次回路中同時產生一個沖擊電流。雖然時間很短，但也會對計量裝置特別是對電子式電能表，產生比額定電流高出幾十倍甚至上百倍的沖擊電流，從而對內部的電子元件造成一定程度的影響。在供電系統中，對一些主要饋出線都安裝一套自動重合閘裝置，目的是提高供電的可靠率。重合閘大多為一次重合，也有個別為二次重合。一次重合時間較短，根據實際情況整定在1s左右，但二次重合時間一般都較長，大于5s。因此當發生永久性事故重合閘裝置動作時，一次重合會有兩次故障沖擊電流，同時會伴隨著電壓的急劇下降。此時的電能表會遭受到兩次較大的沖擊電流和浪涌電壓，對電能表特別是電子式電能表的影響較大，電子元件會因受到電流、電壓的影響而使其電氣特性發生短時間異常或不可逆轉的損傷。由于損傷程度不同，較輕的損傷很難被發現，只有在校驗時才能被檢測出來，而這些短時間的'異常和損傷或多或少都會引起電能計量的誤差。
3.5數據存儲、記錄裝置因素
目前計量電能表主要以感應式和電子式為主。電子式電能表的數據通過接口傳輸到外部存儲裝置中，而感應式電能表的數據則主要依靠人員按時記錄。感應式電能表一般情況下不會丟失數據，即使發生故障或損壞，大多數情況下也可以讀取當時的數據。而電子式電能表靠內部的存儲裝置和外接存儲裝置進行數據記錄，一旦電能表內部電路發生故障，電能表的數據就會失準，從而外部存儲的數據也相應失準。如有高壓竄入或遭受雷擊，電能表及外部連接的存儲設備也很有可能會遭到破環，造成數據丟失，而且很難恢復。
3.6人為因素
變電站都裝有兩套以上的電壓互感器，來提供系統保護、監視、測量電源。為保證互感器二次電壓回路可靠供電，都裝有電壓互感器并列裝置。當其中一套電壓互感器發生故障時，通過工作人員及時操作并列裝置，來保證系統保護、監視、測量的電壓參數。當電壓互感器發生故障時，由于工作人員操作不及時或操作不當，而造成計量裝置缺相運行導致計量誤差。同時，對電壓互感器發生故障的時間、計量裝置檢修更換數據記錄不及時或不準確，也同樣會導致計量誤差。此外，檢修人員不按規定進行操作、組裝、使用、調校也會導致計量誤差。不法分子通過人為手段使計量裝置少走或不走來獲取經濟利益，會造成計量裝置異常，但近幾年隨著供電管理的加強，竊電行為基本杜絕。
4網損控制
通過對供電中心所管轄變電站的計量裝置與數據的統計和分析，產生誤差的主要原因與季節、設備等有關。夏秋季雷電、雨水較多，是供電線路和設備事故的多發季節，電壓互感器的缺相運行是導致計量誤差的主要原因，其次是二次回路和電能表。在供電經營管理工作中，要有針對性地提高供電的可靠率，降低供電網損。
4.1調整供電方式
把煤礦的輔助負荷從原供電回路中分離出來，單獨供電。根據負荷調整計量裝置的容量，盡量避免負荷峰谷差過大以至超出電能表的精度范圍和互感器的額定容量。供電回路采用分列運行方式，避免因環路供電而導致有功倒送產生誤差或事故時造成的影響范圍過大。用戶要及時調整負荷，盡量使三相負荷電流均衡。
4.2合理選擇、更新、校驗計量裝置
根據用電性質及負荷情況，選擇適應性較強、精度合適的計量裝置，減少誤差，降低網損。針對煤礦供電線路，應加強檢查檢測，適當調整電能表檢測、輪換時間，定期對計量裝置及二次回路進行檢測、維護。
4.3限制系統故障產生的危害
針對造成計量誤差的系統因素，通過投入消弧裝置、電力電容器及電抗器，穩定系統電壓，提高系統供電質量，降低、消除系統的故障電流的沖擊。
4.4加強設備管理
對運行中的計量設備加強管理，按規定進行檢查維護，發現異常及時記錄匯報處理。遇有特殊天氣、系統故障時要加強檢查巡視，特別是加強夏季的管理工作，重點檢查計量裝置有無接觸不好、打火放電、受潮、發熱、斷線或損壞等情況。電壓互感器一次熔斷器熔斷時，必須及時記錄其發生及恢復時間。如有電壓互感器并列裝置，要及時并列運行，保證二次電壓回路的供電。
4.5加強數據存儲
重點計量數據要通過光纖傳輸存儲，避免高壓及雷電的影響。存儲設備要有專人管理，保證設備正常運行，存儲數據準確。
4.6完善檔案管理
（1）建立詳細的用戶資料，及時了解掌握用戶的生產和設備調整使用情況及煤炭生產計劃，根據煤礦生產計劃有重點、有針對性地調整供電經營管理工作。
（2）完善計量裝置的維護、檢修、輪換等技術檔案及臺賬，與各部門協調工作，及時更新檔案、臺賬資料。
（3）及時匯總月度、季度、年度經營數據并進行分析，通過分析發現問題、及時處理。
（4）利用網絡平臺與用戶共同建立數據分享庫。通過網絡數據庫既可以了解用戶的生產計劃和設備更新、調整、使用情況，也可以讓用戶了解供電經營管理的情況，減少不必要的糾紛。通過雙方及時更新必要的數據和資料，可以有效提高經營管理工作。
5結語
通過對供電經營管理計量誤差分析得出，控制、降低網損和加強人員管理是重點，而合理配置計量裝置、及時調整運行方式、加強經營管理是降低網損的關鍵，此外定期維護、檢查計量裝置，投入消弧裝置和無功補償裝置提高供電質量也是降低網損的有效措施。這些措施的采取，能夠有效減少煤礦供電經營管理中的計量誤差。
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