基于電力電子技術下供電系統的安全運行問題分析

黃偉

煤礦井下供電系統是電力電子技術舉足輕重的重要組成部分，如何在保障職工人身安全及設備的情況下，讓井下供電系統科學、安全運行，是煤礦科技工作者探討的科研話題。本文不僅探討了基于電力電子技術的供電系統的運行方式，并提出了供電系統的優化措施，以供同行參考。

【關鍵詞】電力電子技術 供電系統 運行

煤礦井下的安全生產和管理是煤礦行業需要加強重視的問題。煤礦井下供電系統作為井下安全的關鍵要素，分析其存在的安全問題，保障供電系統安全運行，對預防安全事故具有重要意義。

1 煤礦井下供電系統的安全問題分析

1.1 煤礦井下供電系統運行不穩定

煤礦井下供電系統的運行受到多種因素的影響，對煤礦安全生產造成不良影響。主要表現為：變壓器的容量不足以及對備用電源的設計不滿足規范。變壓器容量不足的原因是在進行電氣設計時，沒有為供電系統留有充足余量，系統經過長時間的運行，處于超負荷狀態，供電系統的母線長期處于發熱狀態且用電超載，降低了電氣設備和電纜的使用年限。此外，由于電氣設備短路、雷擊、大型設備啟動等原因，會造成電網電壓波動，降低了供電系統的可靠性、穩定性和安全性。

1.2 地面中性點直接接地的變壓器向井下供電

《煤礦安全規程》明確規定嚴禁由地面中性點直接接地的變壓器或發電機直接向井下供電。在實際安全考察中發現，大多數煤礦企業沒有按照規定安裝使用接入井下電源或非直接接地變壓器中性點，而是采用單個煤礦專用或多家煤礦共用接地中性點變壓器連接供電系統，通過三芯電纜線與三相火線的連接接入井下，使用保護接地與工作接地結合的中性線與單根相線接入辦公區域和生活區，以供生活用電。

1.3 沒有采用雙回路供電系統

我國的規定要求礦井生產使用雙回路供電系統，年產量在6萬噸以下的煤礦可以使用單回路供電，但必須滿足備用電源的要求。但是，一些礦井仍采取單回路供電，雖然有些煤礦單位配置了柴油或汽油發電機，也僅僅為了應付檢查或停電時緊急照明。而且雙回路供電系統發電機容量限制情況下保證關鍵電氣設備即使停電也可正常運行，為礦井工作人員的安全撤離提供了機會，防止透水事故和通風機停轉導致粉塵、瓦斯聚集。此外，礦井周圍存在靜電和電火花，如果靜電接地不良，會造成放電火花甚至爆炸。接觸器和繼電器可能因質量不佳，在開合時無法分斷電流也會形成電火花；電纜長期在外力或超負荷狀態下工作，也可能產生電火花，從而引發短路，導致瓦斯爆炸。

1.4 地面引入的供電線路沒有設置相關保護裝置

煤礦井下的規定要求供電線路、通訊線路、入井軌道、電機車架線在入井處必須安裝防雷裝置；井下使用的電器必須具備漏電、過流和接地等保護功能。井下電氣設備還要滿足防爆要求。但是檢查時卻發現有些煤礦并沒有按照規定將保護措施做到位，僅僅是將架空線接入井口，再由電纜線引入井下或者直接接入變壓器，如果遇到雷電襲擊，雷電會沿著導線侵入井下工作面，引起瓦斯爆炸或人員傷亡，設備遭受雷擊也會被嚴重損壞，存在巨大安全隱患。而且，煤礦井下工作環境較為潮濕，影響設備絕緣，漏電保護器能夠避免因漏電造成引發爆炸或明火，減少井下安全事故。

2 煤礦井下供電系統的運行方式

2.1 煤礦井下雙回路供電系統的運行方式

雙回路供電系統包括分列和并列兩種運行方式。分列運行指的是兩條線路同時運行，兩段母線間的聯絡開關斷開。分列運行適用于擁有較大負荷的變電和配電所，具有電纜線路的電流小、壓降小、線路距離長、停電面積小的優點；缺點是由于兩個回路具有不同負荷，對其總配電開關的保護整定也有所不同，如果一個回路停電，另一個回路的總配電開關也要重新進行整定，不利于兩回路之間快速切換。

并列運行指的是當一條回路運行時，另一回路帶電備用，兩段母線的聯絡開關相連接。并列運行適用于擁有較小負荷的變電和配電所，優點是兩個回路擁有相同負荷，其總配電開關具有相同的保護整定，切換迅速；缺點是通過電纜線路的電流較大、壓降大、運行線路間的距離短，如果短路會造成大面積停電。

2.2 煤礦井下供電系統的運行方式技術要求

我國頒布的煤礦生產的安全條例明確規定必須將雙回路供電運行技術應用到井下采礦區域的配電所、變電所中，為供電系統安全穩定運行提供可靠的保障。同時，井下變電所向部分通風機供電時，應采取分列運行方式，保障通風系統的安全可靠運行。此外，綜合考慮井下作業的機電設備的規格和負荷，制定科學的供電方案，提高礦區生產的安全性和效率，保證井下作業的高效穩定、節能經濟。

3 煤礦井下供電系統的優化措施

一方面，井下供電系統的電源經地面變電所通過兩臺主變壓器設備接入井下作業面實施供電。位于地面的主變壓器采用一臺運行、一臺備用的運行方式，利用雙電源向井下所有電氣、動力、照明設備提供安全穩定供電。井下變電所的饋電盤柜為通風系統、給排水系統經過雙回路電源實施供電。根據機電設備的容量和功率，按照1140V、660V進行電壓的優化設置，按照127V對通信、照明和其他電氣設備實施供電，按照36V對交流控制回路進行供電。

另一方面，對井下供電系統要采取積極有效的漏電保護措施，建立匹配完善的保護體系。所有電氣設備的保護接地裝置和局部接地裝置都應同井下主接地極連接成一個總接地網。嚴格要求井下電工按規范接線，確保電纜頭密封，防止進入潮氣引起漏電事故。對井下電纜懸掛到一定高度，防止出現“擠、壓、砸、淋”等現象，減少漏電事故的發生。及時對饋電開關進行檢漏保護試驗和遠方檢漏試跳試驗，確保漏電保護功能有效，及時切斷漏電回路。

4 小結

綜上所述，對煤礦井下供電系統的安全問題，需要嚴格按照規定要求，采取雙回路供電運行方式，并對供電系統進行優化，健全井下供電安全防護體系，確保煤礦開采的安全和效率。相關技術人員還需要不斷提高自身的專業技能和綜合素質，樹立安全生產意識，為我國煤礦行業做出應有貢獻。

參考文獻

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作者單位

陜煤集團神木紅柳林礦業有限公司 陜西省榆林市 719300endprint