礦井無人值守變電所的運行及管理探析

王 健

（山西晉煤集團坪上煤業有限公司，山西晉城 048203）

0 引言

近些年來，礦井下無人值守變電所的建立與運用，對煤礦企業下井人數的減少、經濟效益的提升及供電安全的保障有著極大的影響。變電所的運行模式也由以往的人工值守轉變為人為巡視+無人值守的全新模式，對此，煤礦企業應當制定健全的管理制度，增強管理的水平和強化安全風險的控制。但不可簡單地認為，提升了裝備水平、完成了“五遙”功能、配置了視頻功能，就可以高枕無憂了[1]。實際上，全新的運行模式必定也伴隨著新的隱患問題，只有有效地管控這些隱患問題，才可以使供電具備較強的安全性。

山西省煤炭行業全力推行科技強安專項行動，即“機械化換人、自動化減人”，以增強煤礦生產的安全性，礦井變電所的運行模式得以創新，其必然會伴隨新的隱患問題。

1 安全風險

（1）人因素造成的安全風險：不具備進入資格的人員侵入變電所；作業人員進入危險區域作業；作業人員出現失誤；巡視人員的巡視頻率不足[2]。

（2）設備不安全狀態造成的安全風險：設備出現故障或者存在缺陷；操作及控制的電源存在異常，導致風險問題的產生；通信網絡存在故障而產生的風險；安全設備管理不嚴格。

（3）環境不安全因素造成的安全風險：周圍強電磁場存在干擾，對監控體系的運行有著嚴重的影響；變電所濕度及溫度的變化造成的風險；小動物的入侵；變電所中的空氣絕緣電阻降低造成的隱患問題。

上述這些都是無人值守變電所存在的風險問題，其中一部分風險問題因管控不足而對作業人員造成了極大的危害。因此，必須對以上這些風險問題加以有效地管理與控制[3]。

2 安全風險管控策略

2.1 對人為因素造成安全風險的管控策略

人是確保安全的根本，完善的設備、健全的制度、規范的程序都將在人的行為上得到落實。現在，無人售貨技術已經逐漸完善，可以參考這種技術，在核心部位設置傳感器來定位人員的行走線路及位置，依靠圖像處理軟件來監測、記錄及判斷人員的行為，當其與極限部位相接近時，應給予語音警告，超出極限部位之時，應將其驅離[4]。

2.2 設備不安全的狀態造成安全風險的管控策略

現階段，大部分無人值守變電所都是基于原有變電所來進行改良升級的，即便是新建造的變電所，其設備也是基于以往設備來進行改善的，主要添加了智能操控、溫度及濕度檢測等功能。在傳感器、監控監測及系統集成的方面存在一些缺陷，具有較大的風險。根據相關調查得出，在實際應用的過程中，大部分開關設備都沒有對開關傾角、斷路器手車部位等核心部位進行有效的監測。

目前，通訊網絡尚未對路由器、收發器的工作性能及光纖的衰耗指標進行有效的監測，一旦產生故障，僅僅可以依靠人工來排查。尤其是煤礦井下，由于其應用環境較為特殊，通訊網絡時常會產生各類故障，對變電所運行的安全性造成了極大的影響。對于這類風險的管控，必須運用有效的管理措施：（1）對光纖衰耗值進行定期檢測，同時與原始的數值加以比較，對數值的變化趨勢進行分析；（2）對光纖路徑各個彎曲段的變化、光纖的受損狀況進行定期檢測；（3）對路由器及收發器內部的灰塵進行定期檢測；（4）在接頭部位運用有效的防潮設備，避免形成冷凝水[5]。

安全用具是確保作業人員人身安全的主要防護設備。若使用不合理，將會對作業人員造成危害。在變電所中，通常會放置10 kV和1 140 kV的安全用具，在使用的過程中應當重視其與電壓等級的結合。1 140 kV的安全用具不能應用在10 kV的設備之上，因此對于存放安全用具的柜子工作人員必須對其加設電子鎖，同時與作業任務相聯系，在使用10 kV的用具時，存放該用具的柜門打開，而放置1 140 kV用具的柜子閉鎖，避免使用錯誤。

2.3 環境不安全因素造成安全風險的管控策略

周圍強磁場會對監測體系所發出的模擬訊號造成嚴重的影響，導致裝置出現誤動。因此，在設計變電所技術改善方案的時候，必須對電磁的兼容性進行評估，在完成改善之后，應當模擬極端條件來開展電磁兼容性的試驗[6]。

目前，大部分礦井下變電所都采用了隔爆式開關設備，其內部較為封閉，溫濕度的變化不僅會使其內部產生冷凝水，對絕緣強度造成影響，而且空氣絕緣強度不斷降低，因空氣被長時間封閉在開關之內，始終承擔著電場的電離作用，其絕緣強度也處于變化之中，在某個溫濕度的狀況下，空氣將會被擊穿而出現放電，導致開關出現跳閘斷電。對于這種控制風險的方法，一是在開關下方設置防潮劑，并定期更換；二是將開關蓋定期打開，同時提高變電所通風的風量，促使其開關內部的空氣得到置換，促使原有的空氣可以被新鮮空氣置換，恢復空氣絕緣的強度[7]。

礦井下時常會出現老鼠，會對變電所中的電纜造成危害，導致信號傳輸出現中斷或者存在接地問題。因此在敷設電纜的時候應盡可能運用銷裝電纜，雙絞線及光纖等必須進行穿管敷設。嚴格密封穿墻孔，利用穩固的格柵來安裝水溝及風窗，避免小動物的入侵[8]。

3 建設供電自動化專用以太網絡

圖1 供電以太網組成示意圖

在地面中央變電所設置一臺核心交換機，井下主要變電所也都設置防爆型環網交換機，其他采區配電點設置通訊分站與主變電所內的交換機進行通訊，交換機具有多個以太網光接口、電接口，完成對變電所所有子系統的集成，實現控制層、信息層與井下設備的信息交換，如圖1所示。

4 運用電力監控系統實現對設備安全管理

通過設置在高低壓開關內部的綜合保護裝置，采集開關內部運行參數及各項保護，使用RS485或CAN通訊接入現場的監控分站中，然后通過供電自動化專用以太網絡傳輸到地面中央變電所電力監控系統中。

電力監控系統主要用于煤礦供電系統和運轉設備的監測、控制、管理和安全保護，提供遙測、遙信、遙控、遙調等功能，實現供電系統和設備的在線參數監測（包括三相電壓、電流、功率、功率因數等和其他實時數據）、遠程操作控制（高低壓開關的分合閘控制操作、保護信號復歸操作等）、實時事故報警、數據統計分析、運行安全保護和用電計量管理等監控管理等功能。

同時還可以利用電力監控系統對供電設備運行情況進行分析，尤其是出現故障時的分析處理，用于加強供電安全管理、減少事故、節約電能等，是實現煤礦井下變電所無人值守管理的一個重要部分。

5 結束語

裝備永遠無法取代管理，裝備的技術升級必須與管理的創新相同步。礦井下無人值守變電所的運用，可以為煤礦企業效益的增加、安全水平的提升提供硬件保障。對于新技術和新設備，必須及時找出新的隱患，并采取有效的管理與控制措施，只有這樣才可以充分發揮出新設備及新技術的作用。