淺析煤礦井下供電系統(tǒng)的存在問題與解決對策

丁遼

摘 要：電力是煤礦生產(chǎn)的主要能源，煤礦井下供電的安全性和可靠性直接影響著煤礦安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。煤礦井下供電系統(tǒng)存在的隱患已經(jīng)成為井下生產(chǎn)過程中最為突出的問題，針對存在的隱患而提出有效合理的解決措施，從而能夠避免因供電系統(tǒng)隱患引發(fā)的安全事故，進(jìn)而提高礦井供電安全性，保證煤礦安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：煤礦；供電系統(tǒng)；隱患；安全；措施

煤礦井下供電系統(tǒng)的可靠與穩(wěn)定直接影響到整個(gè)電網(wǎng)的安全、合理、經(jīng)濟(jì)。神東公司各煤礦井下采掘機(jī)械化程度較高，隨著生產(chǎn)工作面不斷向前延伸、擴(kuò)大，給井下安全供電帶來了挑戰(zhàn)。因此，本文針對煤礦井下供電系統(tǒng)常見的隱患進(jìn)行分析研究，從而找出解決之道，更好的服務(wù)于煤礦生產(chǎn)。

1 煤礦井下供電系統(tǒng)的介紹

目前煤礦井下常見的供電系統(tǒng)為35KV高壓經(jīng)過煤礦地面35KV/10KV變電所變壓器降壓后，經(jīng)過10KV高壓配電裝置及供電線路，將電能輸送至井下中央變電所，再由中央變電所輸送至各采區(qū)變電所，經(jīng)過采區(qū)變電所送至綜采工作面，連采、掘進(jìn)工作面，機(jī)電、運(yùn)轉(zhuǎn)配電點(diǎn)，經(jīng)過各工作面、配電點(diǎn)移動變電站降壓后，分別將不同的電壓等級輸送給不同的電氣開關(guān)和用電負(fù)荷，組成煤礦井下供電系統(tǒng)。

2 煤礦井下供電系統(tǒng)目前存在的安全隱患

2.1 供配電系統(tǒng)不夠穩(wěn)定

2.1.1 變壓器容量不足

產(chǎn)生這個(gè)問題的原因主要有兩方面：其一供電設(shè)計(jì)的失策，即在設(shè)計(jì)之初沒有按照規(guī)定留下富余容量；其二是生產(chǎn)現(xiàn)場違規(guī)加載導(dǎo)致變壓器超負(fù)荷工作；變壓器超負(fù)荷工作最直接的影響就是變壓器溫度升高、阻抗增大、變壓器絕緣降低導(dǎo)致短路，最終造成變壓器故障引起停電事故，由此可見，變壓器容量不足引發(fā)的問題，對煤礦井下安全生產(chǎn)威脅是非常大的。

2.1.2 雙回路電源線的供電系統(tǒng)應(yīng)用難以落實(shí)

現(xiàn)仍有部分煤礦產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)時(shí)沒有按照國家規(guī)定生產(chǎn)，采用的是單回路電源線的供電系統(tǒng)，不符合國家的要求。有些煤礦在工作時(shí)為了節(jié)約成本，提高自我收入，甚至在停電時(shí)將柴油、汽油發(fā)動機(jī)充當(dāng)煤礦生產(chǎn)的臨時(shí)供電系統(tǒng)，或者僅僅是在面對上級檢查的時(shí)候做做“面子工程”，應(yīng)付檢查。這是對煤礦井下作業(yè)工人人身安全及其不負(fù)責(zé)任的表現(xiàn)，加大了煤礦生產(chǎn)的安全隱患。

2.1.3 井下電氣設(shè)備保護(hù)功能不齊全

目前煤礦井下使用的電氣設(shè)備都是國家規(guī)定的具有相關(guān)保護(hù)功能，但我們在使用設(shè)備的過程中卻往往違規(guī)作業(yè)，甩保護(hù)、甩保險(xiǎn)等違章現(xiàn)象仍然存在，這是人為的因素給礦井安全供電制造隱患、給礦井安全生產(chǎn)制造隱患。

2.2 防爆電器防爆性能不合格

礦用隔爆型電氣設(shè)備采用防爆外殼、本質(zhì)安全回路及各種保護(hù)裝置，這些安全措施對防止電火花引起的瓦斯、煤塵爆炸有重要的作用。防爆電器自身防爆性能不符合規(guī)范要求：有些煤礦由于改造資金缺乏或相關(guān)企業(yè)法人不重視等因素的影響，使煤礦礦井中主要的電源控制開關(guān)為明令禁止的開關(guān)設(shè)備，直接影響到煤礦礦井供電系統(tǒng)可靠性，嚴(yán)重威脅著井下從事煤炭生產(chǎn)人員和設(shè)備的安全。

防爆電氣裝設(shè)不符合防爆標(biāo)準(zhǔn)，安裝后導(dǎo)致其失去防爆性能，再加上設(shè)備日常檢查不到位，導(dǎo)致井下存在失爆設(shè)備，是井下供電系統(tǒng)的一大隱患。

2.3 繼電保護(hù)整定困難

井下線路級數(shù)較多、每條線路長短不一、負(fù)荷量較大等，這些特點(diǎn)決定了煤礦供電系統(tǒng)在整定和配置繼電保護(hù)時(shí)，不能完全照搬供電部門的整定和配置方法，主要表現(xiàn)在：

（1）煤礦井下供電系統(tǒng)是一個(gè)單側(cè)電源輻射狀電網(wǎng)，由于采區(qū)變電所距電源較遠(yuǎn)，中間經(jīng)過的開關(guān)級數(shù)較多，需要較長的時(shí)限和較大的整定值配合，而供電部門對電源保護(hù)的時(shí)限和定值已經(jīng)限定，無法更改，造成給定整定值過小、保護(hù)時(shí)限過短，保護(hù)無法配合。

目前，采區(qū)變電所的整定原則是確定最遠(yuǎn)端的負(fù)荷性質(zhì)和大小，根據(jù)計(jì)算結(jié)果整定供此處負(fù)荷的開關(guān)定值，然后逐級向采區(qū)變電所計(jì)算，根據(jù)所供負(fù)荷中功率最大者確定過流保護(hù)定值，以最遠(yuǎn)端的短路電流整定速斷保護(hù)。依次向上逐級配合，速斷保護(hù)和過載保護(hù)的整定值和時(shí)限從采區(qū)變電所向下逐級降低。由于目前速斷保護(hù)整定值過小，一旦出現(xiàn)短路故障，必然是所有速斷保護(hù)同時(shí)動作，使得繼電保護(hù)沒有選擇性，出現(xiàn)越級跳閘，從而擴(kuò)大停電事故影響范圍。

（2）在中央變電所母線弧光短路時(shí)，如果35kV變電所10kV饋出盤速斷保護(hù)拒動，只能靠變壓器過流保護(hù)動作，很可能造成全礦停電事故。

（3）采區(qū)變電所保護(hù)一般采用反時(shí)限過流保護(hù)方式，一直以來沒有進(jìn)行很好的整定值配合計(jì)算，采區(qū)變電所出線出現(xiàn)故障時(shí)，保護(hù)沒有選擇性，易出現(xiàn)越級跳閘，擴(kuò)大停電事故影響范圍。

2.4 煤礦井下作業(yè)人員資格審定不嚴(yán)格

我國法律法規(guī)對于煤礦井下工作人員具有嚴(yán)格的要求，《煤礦安全管理規(guī)程》明確規(guī)定：“煤礦特種作業(yè)人員須經(jīng)專門培訓(xùn)合格，取得特種作業(yè)操作資格證書”，煤礦行業(yè)應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格貫徹此項(xiàng)規(guī)定，強(qiáng)調(diào)工作人員必須經(jīng)過專門性的嚴(yán)格培訓(xùn)并且獲取專業(yè)操作資格證，但在實(shí)際存在部分煤礦礦電氣檢修人員沒有專業(yè)培訓(xùn)取得作業(yè)證件，存在專業(yè)知識方面有所欠缺或者是只有理論知識但是缺乏實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)。這種缺乏培訓(xùn)實(shí)踐，專業(yè)素養(yǎng)不合格的工作人員在礦井作業(yè)時(shí)如果遇到突發(fā)狀況，將很難妥善的處理。由于在安全意識及專業(yè)技能方面的欠缺，在作上，極有可能造成井下供電系統(tǒng)操作混亂。同時(shí)，沒有取得特種作業(yè)操作資格證書的井下作業(yè)人員由于自身安全意識的缺乏，在檢修時(shí)沒有注意絕緣保護(hù)和及時(shí)做好防護(hù)措施，若因此造成安全事故，將帶來巨大傷害，后果不堪設(shè)想。

3 煤礦井下供電系統(tǒng)的改進(jìn)措施

煤礦井下供電系統(tǒng)中存在的安全隱患隨時(shí)可能影響礦井安全生產(chǎn)，從而造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，著手解決這些隱患迫在眉睫。

3.1 穩(wěn)定供電系統(tǒng)，加強(qiáng)設(shè)備防爆檢查

在井下供電系統(tǒng)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮變壓器應(yīng)有的富余容量，相關(guān)管理部門應(yīng)加強(qiáng)對變壓器現(xiàn)場使用情況的監(jiān)督管理，嚴(yán)禁違規(guī)加負(fù)荷運(yùn)行。對新建的礦井，相關(guān)職能部門加強(qiáng)監(jiān)管檢查力度，確保井下雙回路供電。各區(qū)隊(duì)加強(qiáng)對開關(guān)保護(hù)器檢查力度，發(fā)現(xiàn)私自甩保護(hù)、甩保險(xiǎn)的，區(qū)隊(duì)嚴(yán)懲不貸。

在防爆設(shè)備選型上嚴(yán)格執(zhí)行井下防爆電氣設(shè)備使用標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)職能部門積極把關(guān)，嚴(yán)防不合格防爆設(shè)備入井。各區(qū)隊(duì)加強(qiáng)防爆性能檢查力度，加大對電工防爆知識的培訓(xùn)。

3.2 制定煤礦供電系統(tǒng)用繼電保護(hù)整定計(jì)算和配置方案

地面變電所到井下變電所重新設(shè)置繼電保護(hù)，并優(yōu)化整定動作電流，使之在符合繼電保護(hù)大原則的基礎(chǔ)上，能針對煤礦井下電網(wǎng)的特殊性實(shí)現(xiàn)實(shí)用的保護(hù)設(shè)置與整定方法，以達(dá)到以前無法滿足的縱向選擇性。采區(qū)反時(shí)限過電流保護(hù)的整定配合原則，在井下中央變電所或井下主要采區(qū)變電所與下一級采區(qū)變電所之間找出一個(gè)最優(yōu)整定值結(jié)合點(diǎn)，往上以大電流小時(shí)限為主，往下以小電流大時(shí)限為主，爭取實(shí)現(xiàn)既能滿足大負(fù)荷頻繁長時(shí)間啟動的需要，又能在采區(qū)線路故障時(shí)，保護(hù)動作也可有較高的選擇性。優(yōu)化線路配置總體方案。考慮到煤礦供電系統(tǒng)的特點(diǎn)，以及井下供電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生短路故障的幾率遠(yuǎn)高于地面架空線路等，優(yōu)化總體的線路保護(hù)系統(tǒng)方案，既要限制井下發(fā)生短路時(shí)大電流對上級變電所主變的沖擊，又要兼顧井上、下過流保護(hù)動作值的配合，還要考慮全線電壓損失和保護(hù)系統(tǒng)的可靠性、選擇性等要求。

4 結(jié)語

總而言之，在煤礦行業(yè)生產(chǎn)工作中，我們要高度重視安全問題，管理部門加強(qiáng)監(jiān)督，對不合格裝置進(jìn)行嚴(yán)格整改，確保煤礦井下供電系統(tǒng)的安全性，減少煤礦井下生產(chǎn)中的安全隱患。

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