煤礦井下供電自動化改造過程中暴露的問題及對策

摘要：雖然自動化給煤礦井下供電系統帶來了不少便利，但是由于煤礦本身井下的特殊環境影響，再加上員工技術水平有限、資金不足等因素，自動化在煤礦的實際運用中還是非常有限的。文章對自動化在煤礦中遇到的各方面阻礙加以分析和解決，使自動化更廣泛地運用于煤礦井下供電系統。

關鍵詞：煤礦；井下供電系統；自動化改造；越級跳閘；供電可靠性 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD76 文章編號：1009-2374（2017）11-0289-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.146

本文主要對煤礦井下供電系統的實際情況加以分析，針對其現有的應用情況和實際應用中出現的問題加以研究，并對其優化和改造情況，著重闡述怎樣使自動化更廣泛地為煤礦井下供電系統服務。經過對現有狀況和問題的分析，歸納解決，總結下一步如何做，才能使自動化在煤礦井下得到合理應用。

1 過去煤礦井下供電系統存在的問題

煤礦供電系統是一個非常巨大的系統，并且煤礦采掘工作也是持續性的，礦井面積不斷多方向延伸，供電系統也要隨之而擴大，系統中各枝節越來越多而復雜，供電系統暴露的問題也越來越多。

1.1 大規模掉電導致的問題

掉電在電力系統中屬于常見問題，但是如果出現大規模掉電，那問題就嚴重了，不僅耽誤工程進度，還可能導致設備被淹或者瓦斯積存。但是傳統的煤礦供電系統中，一旦出現大面積掉電，工作人員往往措手不及，由于煤礦井下環境復雜，供電系統分支又比較多，且相離都比較遠，即便有應急預案，等待專業電工去各配電室一臺一臺送電，才能使采掘工作繼續運作，既費時又費力。在停電期間，風車、水泵等設備都處于停止工作狀態，采掘工作面很容易出現設備被淹、瓦斯積存等重大事故。

1.2 越級跳閘

以往的煤礦供電系統上下級的配電室的保護器相互之間不夠匹配，保護器設置不夠完善，反應遲鈍，一旦出現問題，上下級配電室的保護器會由于短路導致電流一塊達到速斷整定值，是上下級保護器在還沒有辨別到底是哪里出現了短路故障的時候，就全線動作，造成更大規模范圍的停電現象，出現更大的事故后果。

1.3 開關不能區分故障原因

電壓波動和母線失壓，是兩種區別很大的線路故障，像因為某種故障或者雷電而發生的電壓波動，導致失壓脫扣，這種情況開關本身區分不了是母線失壓還是電壓波動，從而該停電的地方停了，不該停電的地方也停了，加大了停電范圍，事故的影響范圍也更大了。

1.4 漏電保護力度不足

過去的保護器的漏電保護采取的方案比較少而且單一，對于定制調整也很粗劣，一旦出現漏電，漏電保護就沒辦法對其進行精密的整定，這樣一來高壓漏電保護起不到任何作用，就像不存在一樣，沒有實際意義。

2 優化改造煤礦井下供電自動化的目的

（1）越級跳閘產生的后果極其嚴重，所以要徹底避免這種情況的發生，利用供電自動化技術建立電力監控系統，防止越級跳閘的發生。有了電力監控系統，井下的配電室和配電點都可以同時得到監控，而且還能利用高科技基因圖譜識別模式光纖差動原理，對因為短路故障而導致的越級跳閘現象能夠有效的控制并從根本上解決。我們主要采取的手段就是改進優化上下級配電室之間相互連接彼此的聯機開關的綜合保護器，對保護器在技術層面加進改造后，可以讓保護器擁有聯絡線縱差的功能。這樣一來從根本上解決越級跳閘問題的方式就是堅決保護級聯開關，并且保護的方式以縱差保護為主、過流保護為輔；（2）提高供電可靠性，高壓防爆開關要更加精準和穩定，從根本上解決由于電壓的不穩定來回波動而造成大范圍的停電現象問題，從而避免發生人力與財力的浪費；（3）高壓配電室歸納選漏；（4）電度計量，以利于以后的管理和考核；（5）建立遠程監督監控系統，一旦出現故障，地面調度中心就能遠程操作，不需要人工一一送電。同時也要保證井下線路系統要全方位保護到位，提高可靠性，這樣就有效地節省了人力浪費和時間資源；（6）電網監控中心數據與礦井綜合自動化平臺數據共有。

3 井下供電自動化現有的問題

第一，以往的井下供電系統，如果出現低電壓，也只是讓代風車電壓器跳閘，停電面積也小，比較好處理。但是供電自動化改造之后，廠家的保護器技術不過關，不止代風車電壓器跳閘，進線、饋出線、換線都跳閘，停電面積加大了不少，處理起來也費時費力。

第二，供電自動化改造后，由于廠家技術能力有限，保護器整定設置不完善，如果出現系統接地，不僅造成代移變的高壓開關漏電保護動作跳閘，還會造成部分進線、環線也跳閘，停電面積加大，事故原因調查和處理都更難。

第三，自動化雖然比較節省人力物力，但是畢竟跟人的智能比起來還是有差距，由于供電自動化保護器設計存在弊端，在使用過程中曾很多次都發現，開關一直不停的進行合閘，若是沒有工人對其處理，合閘動作就會一直持續，直至開關損壞，甚至發生火情，對井下環境構成一定的危險。

第四，一旦供電保護器發生死機，那么這個保護開關就形同虛設，遠程也無法進行操作處理，就會埋下事故隱患。

第五，井下還有反送電的高壓開關，這個沒有操作電源，一旦發生大范圍的停電，不能對其遠程操作，需要人工送電，處理時間增加，勢必增加了停電帶來的影響。

第六，供電自動化的監測分站電源與供電系統不同，掉電了卻還可以運行，電池用完才知道掉電，而此時通訊也會斷掉，極大地影響了供電自動化的正常順利運行。

第七，在供電自動化系統中，低壓饋電由于種類太多，并且大多數低壓饋電的低壓防爆總開關由于缺失通訊接口，沒有可以正常使用的通訊接口，那么就不能及時連入監控系統，從而不能實現自動化。

第八，煤礦對于自動化資金投入較少，并且投入使用后不及時檢查更換，經常出現系統問題。（1）由于人們對于新技術的認識不足，對自動化不夠看中，所以對自動化的資金投資就比較少，這樣一來不僅影響正常自動化帶給人們的便利，不能使自動化全面實現其價值，導致資源的再次浪費。由于資金不足使自動化設備不夠完善，這樣就導致像有些配電室完成了自動化而有些配電室沒有完成自動化，如果下級配電室沒有完成自動化，那么上級配電室就無法對其遠程操控，如果上級配電室沒有完成自動化，就導致它的下級都無法自動化操作，這樣一來還是需要人工操作分合閘，對已經實現自動化的配電室造成一些浪費；（2）煤礦的投入資金由于配比不合理以及一些電路管理部門的管理不當，對配電室的各項設備不能及時檢查維護及更新，導致配電室各項設備及配件年久失修而老化，不僅極大的影響了配電室的正常運作，還導致配電室設備較差而不能滿足自動化的要求；（3）煤礦井上和井下之間的網絡連接不夠緊密，一旦出現斷電情況，井上的地面調度中心就與井下的供電自動化后臺失去了聯系，導致通訊中斷，從而使自動化失去可操作性，不能進行遠程操作送電，還得人工進行恢復送電。

第九，日常維修人員技術能力和素質都比較差。原有的煤礦井下供電系統的管理和工作人員，大部分都是老員工，思維和知識都比較傳統，對于自動化高科技的認識和運用都有非常大的欠缺，甚至供電自動化改造后也不會使用和維護，對于自動化系統的突發性事故沒有足夠的應變能力，也沒有能力對自動化設備進行檢查和維護。

4 怎樣解決煤礦井下自動化存在的問題并更好地利用自動化

（1）保護器是常出現問題的關節，對保護器的技術加以改進，解決頻繁合閘等問題，降低供電事故發生率；（2）自動化作用強大，加大資金與人力力度來維護系統，“兩化”項目也要加強完善；（3）對自動化工作人員加強培訓；（4）自動化系統中管理制度要加強，規范操作，及時檢修。

5 結語

自動化為煤礦產業科學發展帶來巨大的便利與進步，對于傳統煤礦供電系統也帶來跨越性的發展，一定要正視現在應用中存在的問題，研究解決才能讓自動化為其發展帶來更大的便利。

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作者簡介：付勇（1983-），男，河北唐山人，神華神東煤炭集團公司柳塔煤礦助理工程師，研究方向：煤礦井下供電、供排水。

（責任編輯：秦遜玉）