礦井低壓供電系統運行分析及保護措施研究

焦向寧

0 前言

電能作為進行煤礦開采作業的基礎能源，其在煤礦開采作業中占有重要地位，可以說煤礦的安全高效開采離不開連續可靠的電能供應做保障，而要想使礦井的電能供應實現長期連續可靠，必須充分了解礦井供電系統的特征，明確其中存在的問題，并采取相關措施進行應對。同時對于礦井供電系統而言，很多礦井都應用了較多的低壓供電設備，這些設備分布廣泛，在日常生產作業中，易受到各種不良因素的影響發生漏電現象，對此，還應了解低壓供電系統漏電原因，并采取相關保護措施進行保護作業，以更好地保障礦井安全生產。

1 礦井低壓供電系統的主要特征

礦井低壓供電系統所用供電設備較多，如低壓配電柜、輸電線纜、總配電柜以及分配電柜等都應具備。該系統的主要作用是給礦井低壓設備輸送及分配電能，而礦井機械設備不僅種類多，數量大，而且分布地點也相對較分散，如人們常見的設備有采掘設備、照明設備、鉆探設備以及運輸設備等，它們一般相隔相對較遠，加之這些設備時常還具有不同的用電特性，這就決定了礦井低壓供電系統也應具有多個接頭，多種規格以及實際敷設方式也應多種多樣，還應相對較長，同時基于礦井機械設備日常工作需要，人們還需多次開合配電箱內的控制開關，這樣會大幅增加礦井低壓供電系統故障發生率，在日常生產作業中礦井低壓供電系統便易受多種因素的影響發生故障[1]。

2 礦井低壓供電系統現存問題

礦井低壓供電系統，在日常供電作業中一方面易受到礦井惡劣環境的影響，另一方面也易受機械設備過載運行等因素的影響，低壓供電系統長期運行，該系統時常會發生漏電現象或過流現象等，一旦發生這些現象便易引發人身觸電事故與火災事故等，會對礦井施工人員人身安全與礦井安全生產造成嚴重威脅。

供電系統漏電問題，該問題一般為供電系統導線或部分電氣設備的原有絕緣層遭到破壞，致使供電系統中的電源與大地間組成一回路，有電流從這一回路流過的現象。在礦井生產作業中，人們常見的漏電故障主要有兩大類具體為分散性漏電與集中性漏電。

供電系統過電流問題，該問題主要為從電纜與電氣設備中流過的電流大于額定電流值，常見的過電流現象主要為過負荷現象、短路現象以及斷相現象[2]。

3 礦井低壓供電系統優化策略

3.1 嚴格依據相關規范要求來裝設礦井機械設備

實際生產中，很多礦井為降低投資，在裝設低壓供電系統機械設備時，未嚴格依據相關規范實施安裝作業，且規劃不合理，這樣會給礦井低壓供電系統的后期安全、穩定運行埋下重大安全隱患。對此，要想更好地保障礦井低壓供電系統的安全穩定連續可靠運行，在安裝礦井供電系統設備時，應嚴格依據相關設計方案與具體規范來實施安裝作業，且應對整個安裝過程實施全過程監督，爭取讓裝設的各供電系統設備安裝質量都達標，這樣才不會給礦井供電系統的后期運行埋下安全隱患[3]。

3.2 科學優化礦井供電系統供電距離

就礦井低壓供電系統供電現狀來看，若供電距離過長不僅會對礦井供電效率產生嚴重影響，而且也會嚴重影響礦井低壓供電系統的安全穩定運行，對此，應充分結合本礦井實際情況，有針對性地采取措施進行解決，一般可通過下列措施進行解決：

（1）讓供電線路更粗，增大線路橫截面積來顯著提高供電線路的負荷承受能力；

（2）選用容量相對更大的移動變電站，來減輕系統供電壓力，以更好地保障礦井供電線路的運行效率；

（3）給供電系統加設分段保護開關，以更好地保障供電系統的安全運行；

（4）可采用多個電壓等級來給礦井機械設備供電，以確保各機械設備都能正常運行[4]。

3.3 應用分離式的機械設備供電網絡

在創建礦井低壓供電系統時，不應把所有電路全部接入同一電路，應依據礦井各設備實際用電需求對供電線路進行科學、合理的分配。如在給礦井大功率通風機械供電時，可給部分通風機械配置專用變壓器，同時讓其與備用電源處于不同的母線上，這樣可更好地保障通風機械的連續可靠運行，此外還應嚴格檢查各備用電源實際情況及開關具體整定情況，以確保其能更好地服務于局部通風機械。這樣將有利于進一步優化礦井供電網絡[5]。

3.4 強化礦井防爆機械的檢修工作

因礦井內存在大量的易燃易爆氣體，為更好地保障礦井安全生產，很多礦井都會使用多臺防爆機械。在實際生產作業中，為確保這些防爆機械的實際性能符合要求，應對這些防爆機械設備定期開展檢修作業，且在開展檢修作業時，應嚴格依據相關規范施工，若因檢修需要，需對防爆設備進行開蓋檢查維修時，應先切斷設備電源后再進行檢修，且嚴禁非專業人員隨意拆卸部件，謹防發生各類檢修安全事故。

4 低壓供電系統漏電危害

（1）當電氣線路或設備發生漏電現象后，會有漏電電流出現，致使外殼與大地間形成一定的電位差，威脅到相關作業人員的人身安全。

（2）漏電會浪費電能，增大礦井能源消耗，造成一定經濟損失。

（3）受漏電電流產生的熱效應的影響，會使供電線路絕緣老化速度加快，以致出現短路現象，長期這樣惡性循環易引發火災。特別是近年來，各礦井因漏電現象導致的火災事故越來越多，且該種火災與短路故障導致的火災相比，隱蔽性更強，一般都是悄悄發生，真正失火原因也較難找，很難預防，這樣會造成更大的危害[6]。

5 造成漏電的因素

（1）在日常生產作業中，很多低壓配電系統都是由非電氣專職人員安裝的，很難確保其質量達標。常見的安裝問題主要有電氣設備安裝位置選擇的不合理，所選位置存在嚴重潮濕現象或具有的酸堿腐蝕性較強，電線很多都為明敷狀態以及沒有做任何保護措施便進行直接安裝；安裝施工過程中，所用安裝工具刀、鉗、錘等誤傷絕緣層，輸電線路接頭連接質量不合格，絕緣包扎質量不達標等。

（2）所用電氣設備級輸電電路日常檢查作業不到位，長期超負荷運行絕緣老化速度加快。

（3）選用的電氣設備不合格，屬于假冒偽劣產品。

（4）電氣設備存在嚴重的受潮現象，遭受擠壓甚至被砸破等[7]。

6 礦井低壓供電系統具體保護措施

6.1 裝設過流保護裝置

（1）礦井低壓供電系統，應依據相關要求裝設過流保護裝置，應給供電系統中各饋出線電源端都裝設過流保護設備，同時短路保護、超負荷保護以及單相斷電保護等保護裝置供電系統中都應有，這樣才能更好地保障礦井供電系統正常運行。

（2）當干線開關不具備同時保護分支線路的功能的情況下，應在臨近分支點處增設必要的過流保護裝置，以更好地保障分支線路的安全穩定運行。

（3）應嚴格整定及校驗礦井低壓供電系統中裝設的過流裝置，最大限度地提高過流保護裝置的靈敏性可靠性，同時嚴禁選用質量不達標，價格低廉的過流保護裝置。

6.2 強化漏電保護設施的配置

6.2.1 裝設自動復電漏電保護裝置

對于選擇性漏電保護系統而言，旁直零式保護系統性能最為完善，其不僅可實現縱向選擇，而且可進行橫向選擇，且把漏電保護插件布設于總開關處后，會具有更高的安全性。自動復電漏電保護系統具有可靠性高、可選性好以及動作迅速等優點，自動復電裝置不同于自動斷電裝置，其主要由一次性機構來組成，礦井供電系統裝設此系統后，可安全及時的恢復送電。

6.2.2 零序電流方向保護措施

對于礦井供電系統而言，當部分支路出現漏電現象或發生單相漏電情況后，流經故障支路的電流會明顯不同于非故障支路，基于此，可借助零序電流方向保護措施來更好地保護礦井供電系統的安全運行[8]。

6.3 做好供電系統的保護接地

為更好地保障礦井低壓供電系統的長期連續可靠穩定運行，在進行礦井低壓供電系統建設作業時，應做好電氣設備的接地保護作業，應讓接地系統與相關電氣設備牢固連接，這樣當電氣設備發生漏電現象時，漏電電流才能順利流入大地，這樣才能更好地保障安全生產。

7 結束語

因礦井低壓供電系統運行環境較惡劣，且承擔的日常供電任務較重，要想更好地保障礦井低壓供電系統的長期連續可靠運行，必須充分了解礦井低壓供電系統特征、現存問題，并采取相關措施進行應對，只有這樣才能提高供電系統運行效能，才能為企業創造更多經濟效益。