煤礦電力系統(tǒng)安全運行中存在的問題及管理核心研究

何俊

國家工業(yè)發(fā)展對煤礦需求增大，各煤礦企業(yè)不斷提高開采效率，電力系統(tǒng)安全運行為煤礦生產(chǎn)提供了必要保障。受多方因素影響，實際生產(chǎn)中電力系統(tǒng)管理和運行依舊存在不足，成為遺留在煤礦生產(chǎn)中的重大安全隱患。本文將從煤礦生產(chǎn)實際出發(fā)，探尋電力系統(tǒng)安全問題，提出高效的運行管理措施，為相關(guān)技術(shù)人員提供技術(shù)參考，確保電力系統(tǒng)安全運行，推動我國煤炭事業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展。

煤礦 電力系統(tǒng)安全運行 存在問題 管理

Research on Problems and Management Core in Safe Operation of Coal Mine Power System

HE Jun

（Northern Shaanxi Mining Zhangjiamao Co.， Ltd.， Yulin， Shaanxi Province， 719316 China）

Abstract： National industrial development has increased the demand for coal mines， coal mining enterprises continue to improve mining efficiency， and the safe operation of power system provides necessary guarantee for coal mine production. Affected by many factors， there are still deficiencies in the management and operation of power system in actual production， which has become a major potential safety hazard left in coal mine production. This paper will start from the reality of coal mine production， explore the safety problems of power system， put forward efficient operation management measures， provide technical reference for relevant technicians， ensure the safe operation of power system， and promote the long-term and stable development of China's coal industry.

Key Words： Coal mine; Safe operation of power system; Existing problems; Administration

隨著市場經(jīng)濟迅速發(fā)展，我國國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值不斷提高，居民生活水平顯著提高，煤炭資源在居民生活、社會生產(chǎn)以及工業(yè)制造等方面起著重要作用，需求量隨著社會發(fā)展不斷增加，生產(chǎn)技術(shù)要求逐漸增高，電力系統(tǒng)成為維持煤礦生產(chǎn)效率不可或缺的技術(shù)手段，大多數(shù)煤礦開采企業(yè)引入了大功率采煤機和輸送設(shè)備以提高生產(chǎn)效率，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)很難保證煤礦開采的穩(wěn)定性和安全性，這就對供電系統(tǒng)提出了新要求。

現(xiàn)階段，國內(nèi)煤礦需求量遠超過煤礦開采量，煤礦企業(yè)電力系統(tǒng)很難滿足實際工作需求，在運行過程中電力系統(tǒng)常處于超負荷狀態(tài)，存在諸多安全隱患，嚴重威脅到檢修人員的生命健康。另外，長時間使用大功率開采設(shè)備，容易出現(xiàn)發(fā)熱問題，造成設(shè)備損毀或降低使用壽命，部分儀器受溫度影響需要加大燃料供應(yīng)，這將導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)成本增加。因此，煤礦企業(yè)必須加大電力系統(tǒng)安全運行管理力度。

所謂安全是指在煤礦開采時，電力系統(tǒng)、工作環(huán)境以及設(shè)備運行均處于安全穩(wěn)定狀態(tài)，主要體現(xiàn)在如下兩方面：（1）防止電力系統(tǒng)設(shè)備和線路發(fā)生故障，出現(xiàn)漏電問題導(dǎo)致礦井煤塵或瓦斯發(fā)生爆炸;（2）要保障施工人員井下工作安全性，防止設(shè)備故障造成作業(yè)人員傷亡，例如，電路發(fā)生漏電會導(dǎo)致作業(yè)人員觸電。

所謂可靠性是指電力系統(tǒng)下的相關(guān)設(shè)備或者資源傳輸線路能夠長期處于穩(wěn)定傳輸狀態(tài)，保證礦井生產(chǎn)工作穩(wěn)定進行，大多數(shù)煤礦企業(yè)選擇利用雙電源運行模式保障供電可靠性，如果其中一個電源發(fā)生故障，電力系統(tǒng)并不會停止工作，而是通過另一側(cè)電源維持正常電能輸出，有效降低發(fā)生傷亡的概率，提高工作效能。

由于煤礦企業(yè)在開采過程中存在資源消耗，煤礦電力系統(tǒng)經(jīng)濟性常體現(xiàn)在如下幾個方面：（1）企業(yè)可以通過控制電力系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備能源消耗直接降低使用成本，加強供電設(shè)備日常養(yǎng)護工作，延長儀器使用壽命，降低設(shè)備維修和換購費用;（2）嚴格控制施工條件，選用恰當(dāng)?shù)脑O(shè)備完成任務(wù)，降低供電設(shè)備內(nèi)部金屬材料消耗;（3）強化供電系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量，定期完成維護升級工作，減少項目資金投入。

煤礦電力系統(tǒng)不僅能夠為開采設(shè)備傳輸電能，還能保證電力傳輸質(zhì)量、減少設(shè)備消耗。眾所周知，大多數(shù)電力設(shè)備都具備額定電壓，當(dāng)達到額定電壓時，設(shè)備運行效率最高，但在實際運行中，受外界環(huán)境影響和自身條件制約，很難保證實際電壓與額定電壓保持一致，會產(chǎn)生一定的電壓偏差。如果額定電壓高于實際電壓時，電力系統(tǒng)設(shè)備運行電流會增大，設(shè)備逐漸發(fā)熱，若未及時進行散熱處理，將會降低設(shè)備使用壽命，減少使用效能，甚至?xí)斐呻娏ο到y(tǒng)崩潰等問題發(fā)生。

電力系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，系統(tǒng)運行管理質(zhì)量高低關(guān)乎著電力傳輸?shù)陌踩浴⒔?jīng)濟性以及穩(wěn)定性，直接影響開采效率。因此，煤礦電力系統(tǒng)安全運行具有重要的現(xiàn)實意義。在實際工作中，受多方面因素影響，對系統(tǒng)運行管理起到制約作用，存在以下問題。

由于煤礦產(chǎn)業(yè)特殊，生產(chǎn)安全性要求嚴格，要求在電力傳輸過程中保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和連續(xù)性。為了方便企業(yè)管理可以將不同供電對象進行分類，監(jiān)督分塊、獨立管理機制，完成系統(tǒng)管控。目前，煤礦企業(yè)將系統(tǒng)負荷分為3類：首先是一級負荷網(wǎng)絡(luò)，該級負荷影響性最強，一旦出現(xiàn)斷電問題將造成大規(guī)模人員傷亡和機械設(shè)備損壞，使企業(yè)出現(xiàn)不可估量的經(jīng)濟損失和惡劣的社會影響，所以應(yīng)將其設(shè)為重點管理。其次是二級負荷網(wǎng)絡(luò)，該級問題嚴重性較低，依舊會影響煤礦企業(yè)正常生產(chǎn)效率，打破生產(chǎn)持續(xù)性。最后是三級負荷網(wǎng)絡(luò)，該級包括一級、二級負荷外的所有負荷情況，例如辦公、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，企業(yè)關(guān)注點更側(cè)重一級負荷，對于其他兩級系統(tǒng)運行安全管理不夠嚴格，甚至不管理，雖然二級、三級負荷危害較小，并不代表不存在危害，如果生產(chǎn)中不發(fā)生特大事故，而小問題頻發(fā)，同樣會造成總體工程效率降低。信息時代的發(fā)展不僅提供了技術(shù)優(yōu)化手段，更提供了數(shù)據(jù)管理手段，綜合管理平臺已成為電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)檢測、篩查、管理的重要手段，企業(yè)應(yīng)結(jié)合時代發(fā)展和自身需求，合理協(xié)調(diào)二、三級負荷網(wǎng)絡(luò)管理。

我國地理環(huán)境特殊，地質(zhì)條件復(fù)雜，隨著國家發(fā)展，煤炭資源用量增加，國內(nèi)煤炭行業(yè)不斷加大開采力度，地表及淺土處煤礦資源量少，需要煤礦企業(yè)加深開采強度和深度，采礦員工作區(qū)域距離礦井口或掘進面的距離越來越大，為保證地下開采作業(yè)能夠順利開展，需要增加井下動力源供應(yīng)線長度，隨著深度增加，開采難度增大，開采設(shè)備和選用規(guī)格不斷增加，井下電纜選用不合理，最終導(dǎo)致井下電網(wǎng)負擔(dān)過高。有研究表明，這種低壓長距離傳輸線和不符合開采現(xiàn)狀的電纜線是造成電力系統(tǒng)故障的重要原因，嚴重的可能出現(xiàn)瓦斯爆炸，在一定程度上造成企業(yè)成本提高，安全性降低。

部分礦場企業(yè)屬于低成本創(chuàng)業(yè)，所以在前期建設(shè)上受資金和科學(xué)水平約束，大部煤礦企業(yè)缺少全面的安全監(jiān)控系統(tǒng)，這就導(dǎo)致地下環(huán)境監(jiān)控難度增大，很多供電網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)不能及時反饋到地上工作人員手中，一些環(huán)境特殊的礦場工作人員不能及時獲得實際運行數(shù)據(jù)，了解地下情況，很難完成電力系統(tǒng)安全隱患的排查，遺留了潛在的安全隱患。

為了保護煤礦電力系統(tǒng)設(shè)備，煤礦企業(yè)常采用過流保護、接地保護以及漏電保護3種防護手段。煤炭開采過程中地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多變，在一定程度上影響電力系統(tǒng)運行情況，所以選擇恰當(dāng)?shù)碾娏ΡＷo裝置至關(guān)重要。如果保護裝置發(fā)生失靈問題有可能造成設(shè)備數(shù)據(jù)無變化或無故障誤跳或故障跳閘不精準(zhǔn)，如果瓦斯排放裝置或排水裝置等其他裝置出現(xiàn)故障，有可能發(fā)生重大安全事故，造成大量的經(jīng)濟損失，帶來惡劣的社會影響。

近年來，工業(yè)化迅速發(fā)展，受市場影響，煤礦企業(yè)開采力度飛速提升，導(dǎo)致實際煤礦開采情況遠大于預(yù)期負載設(shè)計，大功率設(shè)備引進加劇了原電網(wǎng)承受能力。由于開采現(xiàn)場環(huán)境特殊，電力系統(tǒng)整改比較復(fù)雜，需要投入大量整改資金，部分企業(yè)選擇繼續(xù)沿用原始電網(wǎng)，直接引用大功率工作設(shè)備，主變電所變壓器長期處于高負載運行，運行過程中不斷產(chǎn)熱，絕緣材料老化，直接影響變電器使用壽命或運行能力，嚴重的甚至發(fā)生火災(zāi)。

煤礦企業(yè)在實際電力系統(tǒng)管理過程中需要根據(jù)對象類別進行分類，分清結(jié)構(gòu)主次，要結(jié)合工程實際與相關(guān)管理標(biāo)準(zhǔn)，制定安全可靠的供電管理措施。

在電路系統(tǒng)供電電源設(shè)計上應(yīng)該選用雙回路電源線路。為保證該設(shè)計有效，需要選擇不同廠家的電源，當(dāng)一個電源發(fā)生故障時，能夠立即啟用另一電源作為電源供應(yīng)起點。由于一級負荷安全要求更高，所以要保證礦井內(nèi)部雙回路電源連接單一，不分接其他電荷。礦企業(yè)不具備采用雙回路電源的條件時，應(yīng)該根據(jù)情況設(shè)計備用電源使用方案，且盡量與主電源保持相同環(huán)境，當(dāng)主電源出現(xiàn)故障后，備用電源能夠順利啟動電力系統(tǒng)。

對于二、三級負荷供電應(yīng)采用分路控制模式，在重要設(shè)備保護上采用同一級負荷同樣的措施，當(dāng)電力發(fā)生故障時能夠?qū)崿F(xiàn)基本功能。在電氣自動化系統(tǒng)管理的煤礦生產(chǎn)中，要充分考慮自動化系統(tǒng)的用電安全，降低電力系統(tǒng)故障對自動化系統(tǒng)的影響，確保相關(guān)功能能夠正常實現(xiàn)。

為提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，需增設(shè)必要的繼電保護裝置，提高系統(tǒng)保護能力和自主性，保證系統(tǒng)的可靠性和高效性。

加強對高壓電動機、變壓器等設(shè)備的短路、超負荷保護電路設(shè)計;加強井下變電所、移動配電設(shè)備以及配電饋線的短路、過載以及漏電防護工作;在低壓設(shè)備上完成短路、過載以及遠程操作等保護電路設(shè)計。

在相關(guān)保護裝置設(shè)計上盡可能采用三相短路電流完成保護裝置的分判能力和穩(wěn)定性的校驗工作。另外，要保證變電器容量滿足電力系統(tǒng)最大電容設(shè)備啟動需求。

由于煤礦開采工作難度較大，環(huán)境復(fù)雜多變。因此，政府部門、礦區(qū)供電電力企業(yè)以及煤礦企業(yè)務(wù)必結(jié)合工程建筑標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)工程實例建立突發(fā)事故應(yīng)急預(yù)案，要求具備聯(lián)動處理機制，定期開展安全演練工作，加強員工思想建設(shè)，讓員工樹立正確的自我保護意識。煤礦開采場地應(yīng)盡可能設(shè)立雙回路供電系統(tǒng)，主變電器出現(xiàn)故障，備用電源能夠立即投入到工作當(dāng)中，企業(yè)要充分考慮本礦場地理位置、容易發(fā)生的安全事故，要建立科學(xué)、合理、全面的停電應(yīng)急預(yù)案，方便人員快速撤離事故現(xiàn)場，增強礦井安全性。在事故現(xiàn)場處理完畢后，檢測瓦斯設(shè)備是否損壞，待工作環(huán)境內(nèi)部瓦斯含量符合工程標(biāo)準(zhǔn)后再通電。

時代在不斷發(fā)展，煤炭需求量持續(xù)增大，煤礦開采環(huán)境更加苛刻，為滿足日常開采工作的高效完成，需要及時引進新技術(shù)、新設(shè)備，定期完成軟件更新工作，只有不斷優(yōu)化電力系統(tǒng)，才能夠確保其穩(wěn)定性和可靠性。因此，企業(yè)需要加大后期技術(shù)和設(shè)備的資金投入，定期完成設(shè)備養(yǎng)護和檢修工作，及時更換老化設(shè)備或部件，建立科學(xué)合理的檢修方案。另外，要根據(jù)檢修規(guī)模合理分配管理技術(shù)人員，定期完成人員技術(shù)培訓(xùn)和考核，上崗人員必須通過特定考試，企業(yè)應(yīng)不斷強調(diào)安全要點，防止員工發(fā)生安全事故，可以通過嚴格的招聘考核制度，選拔專業(yè)能力強、職業(yè)素養(yǎng)高的綜合型人才，定期開展經(jīng)驗交流會，建立完善的交流平臺，將容易造成事故的問題進行分享交流，工作中時刻謹記、相互提醒，打造一支專業(yè)能力強的管理維護團隊，保障電力系統(tǒng)運行安全有效。

通過上述分析，現(xiàn)階段我國為了滿足各行業(yè)需求，不斷推動煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提升煤礦開采效率，如果電力系統(tǒng)不滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或未及時完成相關(guān)檢測工作，有可能提高事故發(fā)生頻次，因此，加強煤礦電力系統(tǒng)管理勢在必行，只有不斷優(yōu)化企業(yè)現(xiàn)行設(shè)備管理和監(jiān)督制度、加強技術(shù)人員職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)技能、及時完成檢修工作，才能有效提高開采效率和保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，實現(xiàn)煤礦企業(yè)的安全穩(wěn)定發(fā)展，促進社會發(fā)展。