浅谈煤矿高压动力电缆绝缘故障系统的研究

文摘：本文介绍了矿山高压动力电缆绝缘故障监测系统的应用，分析了煤矿高压供电系统作为高风险行业的特殊要求，供电系统高压电缆在线监测供电系统的绝缘状况，实现了预警、故障定位和接地选线功能。它是供电管理的重要技术手段，阐述了系统的特点和先进性，实践表明，在系统应用中，企业机电管理人员的电力系统监管水平得到了提高，企业的经济效益和社会效益得到了提高。

关键字：电缆绝缘；预警；故障定位；接地选线；

神东保德煤矿是由原保德县东关镇煤矿和桥头煤矿技术改造整合而成的国家能源集团神东煤炭集团公司在山西省的一个大型煤炭生产基地。井田南北向长14.0km，东向宽度为5.7km，面积为55.898公里2。由于生产系统的特点，高压动力电缆广泛应用于井上和井下。电缆的运行直接影响煤矿的生产。一旦发生电缆故障，势必造成生产系统事故，如采矿生产、矿山通风、排水、压风等，造成煤矿重大生产经济损失、人员伤亡等次生灾害。目前，每年进行的电缆局放电和耐压试验存在以下问题：一是电缆绝缘水平的真实情况根本无法反映；第二，耐压试验是一种破坏性试验，也是对电缆绝缘的破坏；第三，随着矿山供电需求的增加，

目前，小电流接地系统和绝缘监测装置广泛应用于煤矿上下高压供电系统，无法解决上述问题，这是煤矿供电长期存在的痛点。为此，保德煤矿一直希望在供电系统高压电缆故障发生前，自动改造保德煤矿供电装置，形成预警系统，提前采取措施消除隐患，避免突发短路导致大面积停电。此外，它还可以快速准确地选择线路并判断故障位置。以下是保德煤矿高压动力电缆绝缘故障系统的设计方案。

1高压电缆绝缘故障系统设计

保德煤矿高压动力电缆故障预警监测系统主要包括：地面远程主机(云服务)、如图1所示，系统采集单元和各种监控装置(包括高频传感器)的结构。

图1系统结构图

1．1.地面远程主机

地面远程主机设置在矿山调度指挥中心，调度指挥中心设置控制站，通过控制站集中控制和监控地下所有高压电缆系统相关设备。控制站分为硬件和软件两部分：

①硬件设备：工业控制计算机、显示器等；

②软件：监控、控制组态软件。

地面远程主机采用基于B/S的系统管理软件，采用局域网方式与监控装置进行通信，配置装置的参数设置值，通过上位机通信实现远程服务。该系统还配备了云访问功能，可以通过任何网络计算机检查电缆在线监控系统的运行、设备运行和线路报警信息。煤矿高压动力电缆绝缘故障监测系统采用全网络设计，为每个设备分配不同的IP地址。一个设备可以实时在线检测16条交联聚乙烯或橡胶套管高压动力电缆。该系统可以在设定的时间段内连续检测

1．2系统采集单元

保德煤矿选择在线监控井下1号中央变电站、2号变电站、三（下）盘区泵房变电站、康孙62连巷变电站、五盘区井下泵房变电站、集中巷变电站6个变电站15段母线及其母线下三芯电缆。系统监控模式为站内集中监控，在变电站低压侧选择合适的位置安装矿用隔爆和本安高压动力电缆绝缘故障分析主机，在高压侧选择合适的位置安装矿用本安电流收集器。

1．3波探头3GPD电流

GPD电流流行波探头安装在被监测的橡胶电缆主体上，负责监测被测电缆的临时电流流行波信号，探头通过多芯屏蔽线与矿山本安电流流行波收集器连接。

1．4通信网络

系统主站通信网络采用内部以太网通道或光纤通道通信；系统主站和系统云采用保德煤矿综合分站5g光纤网络通信。

2利用故障系统分析解决高压动力电缆绝缘故障问题

2．1.检查高压电缆

在煤矿高压动力系统中，将有开关、保护电器和其他关键部件。开关柜的作用是确保煤矿高压动力系统的整个电路正常工作。当煤矿高压动力系统出现明显异常时，通过拉动开关柜来保护煤矿高压动力系统。

2．2检查煤矿高压动力系统的变压器

电力变压器是一种利用电磁感应原理改变交流电压的设备。它主要由主线圈、次线圈和铁芯组成。目前，变压器应用广泛，煤矿高压动力系统中有许多变压器。其中，变压器的运行和事故处理是一个非常重要的课题。

在使用过程中，煤矿高压动力系统有时会突然停机。这种情况主要是由于变压器问题造成的。变压器可用于改变煤矿高压电力系统的电压，减少电力运输过程中的损耗。但变压器改造不当，会影响变压器的散热功能。为了使煤矿高压动力系统长期运行，一些工作人员会对变压器进行不科学的改造。这种变化似乎并不wan全符合要求。当电压升高时，尽管损耗降低，但产生的热量也更快，电缆温度也会变高。故障排除时，要检查电缆是否因变压器工作状态不当而过热，进一步检查故障。此外，为了解决煤矿高压动力系统的故障问题，还需要加强对煤矿高压动力系统维护知识的宣传，促进煤矿高压动力系统用户更深入地了解和检查煤矿高压动力系统的常见故障。煤矿高压动力系统的内部部件比较脆弱，一旦发生故障需要及时修复。一般而言，只要煤矿高压动力系统的核心部件没有问题，其它问题就可以很好地解决。一旦设备核心出现问题，我们需要花费大量时间找出问题所在的部件。设备的更换和维护往往更加复杂。在维护煤矿高压动力系统的同时，严重影响用户体验。为此，我们普遍运用煤矿高压动力系统的知识和故障诊断技巧，做好煤矿高压动力系统变压器的检查工作，及时发现可能出现的故障。

2．3检查高压动力电缆绝缘故障系统的工作状态

高压动力电缆绝缘故障系统及故障处理也是目前煤矿高压动力系统维修中亟待解决的问题。随着大数据时代的到来，我国煤矿高压动力系统也不例外，几乎所有行业都在努力将智能技术植入其中。智能控制技术在这方面有很大的发挥空间。一是通过智能控制，自动控制开关电机，减少人工操作，无需系统执行任务即可停止工作，达到节电的目的。二是利用智能控制系统调节电机功率，避免了大功率运行时产生的各种噪声和有害物质，减少了安全隐患和负面影响。智能系统在处理故障时，当然也是非常有益的。故障系统是煤矿高压动力系统的重要组成部分。一是加大资金投入，确保故障系统正常运行；目前已对故障系统进行资源配置。然而，目前我国对煤矿高压动力系统的故障系统重视不够，在安装、使用、维护和管理故障系统方面仍存在诸多问题。许多系统和设备在安装前没有进行测试，也没有用于日常维护。此外，为了更好地处理煤矿高压动力系统事故，国家还应加大投入和政策支持力度。在充足的资金和强有力的政策支持下，下一步各有关部门要大力推进高压动力电缆绝缘故障系统，加大对高压动力电缆绝缘故障系统的支持力度，建设相关煤矿高压动力系统。做好煤矿高压动力系统变压器设备故障排除工作，处理一些故障现象，提高煤矿高压动力系统的可靠性，保证电力供应，为煤矿高压动力系统创造更大效益。

3绝缘监测及绝缘故障定位产品

4技术参数

5结论

保德煤矿高压动力电缆绝缘故障监测系统的成功应用是实现状态维护的手段之一。该系统检测运行电压下电缆的绝缘状态，真实反映电缆的绝缘水平。在自动连续监测状态下，监测系统利用云服务功能，将电缆故障预警信息上传到多用户的云空间，提高设备管理人员的远程监控能力，使矿山机电负责人能够实时了解变电站电缆的运行状态信息，确定电缆的运行状态，实现故障前的实时预警、选线和测距，实现电缆的大规模维护。

参考文献:

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