礦井下供電系統安全問題及應對措施分析

宋天贈，張 洋

（鐵法煤業（集團）有限責任公司大興煤礦，遼寧 鐵嶺 112700）

礦井下供電系統的管理一直以來都是各個礦行業重點關注的問題，供電管理主要是為井下的日常生產提供基礎的照明保障，采用變電站的各種工作方式和用電設備幫助工作中配電，按照一定的方式進行連接，幫助礦井下的生產提供保障。礦井下供電系統安全對于井下的水、火、瓦斯、煤塵、頂板等環境的要求較高，對此，相關的管理工作應當落實到位，以免安全事故的發生，給整個生產工作帶來不便。礦井下供電系統在實際的運用過程中同樣會存在多個方面的問題，因此，井下生產行業的相關管理人員應當做好管理工作，保障井下作業人員的安全問題，提供基礎的安全保障。

1 礦井下供電系統基本理論

1.1 礦電力線

我們常說的井下電力線指的就是在礦井下工作時的礦用阻燃電力電纜，由礦井的各級變電所、各電壓等級的配電線路共同構成了礦井供電系統。一般采用兩種典型的方式：深井供電系統、淺井供電系統和平硐供電系統[1]。主要適用于礦井下額定電壓0.6／1KV及以下輸配電線路，井下電力線在工作時對于礦井下的溫度有一定的要求，井下的溫度要求不低于0°C，電纜允許最小彎曲半徑為15（D+d）±5%[2]。井下電力線的使用能夠幫助礦井中的電能傳輸線路，但不能承受機械外力作用，對于拉力方面有一定的承受能力。

1.2 礦井下供電系統的供電方式

國內的礦井下供電系統結構大多數都是采用分站+電源箱+斷電器+后備電池+傳感器模式為主要的供電方式。整個供電系統分為高壓供電系統和低壓供電系統。礦井下供電系統的供電方式主要是35KV高壓經地面35KV/10KV（6KV）變電所的主變壓器降壓后，經過10KV（或者是6KV）的高壓配電裝置以及供電線路，將電能輸送到井下中央變電所內，再由中央變電所輸送至采區變電所，在經過采取變電所的變配電設備及供電線路送至綜采、掘進等各工作面配電點以及水倉水泵、膠帶輸送機、調度絞車等機電設備配電點，經配電點的移動變電站降壓后，分別將不同等級的電壓輸送給不同的電氣開關和用電設備（負荷）[3]。

1.3 諧波阻抗

諧波阻抗主要指的是電力系統中系統模型中指定節點的諧波阻抗隨著頻率變化的一個整體規律。諧振氛圍串聯諧振和并聯諧振，研究諧波阻抗特性最重要的就是研究系統中發生的局部諧振時的阻抗特性，并尋找出其中存在的規律，識別發生了什么諧振。并聯諧振的諧波阻抗特性：1.阻抗模值取得最大值，為純阻性；2.電阻由感性變為容性。串聯諧振的阻抗特性：1.阻抗模值取得極小值，為純阻性；2.電抗由容性變為感性。并聯諧振的阻抗特性：1.阻抗角由正變負，阻抗角過零處，阻抗角倒數取得極小值。串聯諧振的阻抗特性：阻抗角由負變正，阻抗角過零處，阻抗角倒數取得極大值。

2 礦井下供電系統安全分析

2.1 礦井下供電系統的安全特性

礦井下供電系統的整體要求就是需要保證供電的安全和可靠性。當前礦井下的供電系統主要分為高壓供電系統和低壓供電系統，在供電設備的選擇上必須采用防爆性能較高的設備進行使用，在電纜的選擇方面也有一定的嚴格的要求，保證安全供電。能夠保證井下的各項作業都能夠穩定正常的運行，對于整個企業的安全起著十分重要的作用。

2.2 礦井下供電系統安全模型

隨著當前信息技術的不斷提升，為了將礦井下作業獲得更好的發展，我們可以進行供電系統安全模型設計，使用現代化的智能軟件，幫助建立一個全面的系統的供電系統，實現可視化管理。運用先進的技術可以幫助優化原有系統的缺陷，滿足礦井下生產的變化需求，運行環境也相對較為簡單。對礦井下供電系統安全的圖元庫管理、設備參數庫管理、電網圖的生成、繪制與修改、電力網絡數據計算、供電網絡優化設計、圖形輸出等方面進行模型設計，保證供電系統能夠有一個安全穩定的運行環境[4]。

2.3 礦井下供電系統的安全生產過程

礦井下供電系統主要是由地方區域的變電所通過雙回路雙電源的方式向地面10KV或者是6KV負荷轉向壓風機房和提升機房，井下中央變電所通向采區變電所和移動變電站再向工作面配電點轉向各種用電設備，進行一系列的供電工作。

3 礦井下供電系統安全問題及應對方案

3.1 礦井下供電系統安全問題

3.1.1 主變壓器容量不足

礦井下供電系統中的主變壓器的容量的大小是一個很大的問題，在礦井下正常作業的過程中，如果井下的工作負荷容量高于供電系統的初始設計容量， 則無法很好地利用主變壓器，使主變壓器長期處于低效率運行狀態。低效率的運行模式對于整個開采作業來說并不是一個很好的現象，對于整個供電系統的安全性來說都存在一定的隱患，導致在實際的開采作業過程中會出現安全事故。如果長時間的出現主變壓器容量不足的問題，可能會導致整個供電系統出現不同程度的設備發熱和燒損問題的出現，輸出電壓降低，電流聲高，在實際的運作過程中會出現較大的激磁聲音，變壓器發熱，溫度迅速升高，導致變壓器外部承載的電流量過大，發生設備燒損的現象出現，這些都是導致礦井下供電系統安全問題出現的主要原因。

3.1.2 供電系統能源供給不足

隨著我國經濟和科技技術的不斷升高，人們在進行礦井下生產作業的同時不再是像之前那樣全部使用人工開采進行作業的形式，現在的礦井下作業中也加入了很多的機械自動化生產設備在其中，幫助減少人工作業的工作量，提升工作效率。但是加入這些機械自動化生產設備的背后也隨之出現了很多新的問題。其中最為常見的一個問題點主要是供電系統能源供給不足的問題，舉個例子：在礦井下作業的過程中加入機械自動化生產設備，在這些設備進行作業的過程中會產生一些電磁波，這些電磁波會隨著電路進入礦井的低壓供電系統中，產生的電磁波進行供電系統會產生的后果就是導致整個供電系統出現紊亂的現象，容易發生安全事故[5]，對于井下工作人員的生命安全問題也帶來了一定的危害，對于整個行業也會產生損失。

3.1.3 設備本身存在安全隱患

礦井下作業的過程中，礦井下供電系統設備本身的質量問題也是當前出現安全事故的主要原因之一。礦井下作業產生的效益是非常客觀的，企業為了提高生產效率降低生產成本，均采取“躲峰填谷”的“三班工作制”進行井下生產，長時間的開采作業對于礦井下設備的危害是非常大的，極容易造成設備長時間工作，出現發熱、燒損的現象。加上井下巷道情況多變，檢修人員無法做到第一時間對新安設的設備及纜線進行檢查維護，從而出現漏電現象，相關的管理人員也無法實時對于漏電現象進行監控，不能第一時間將有可能出現的設備安全問題進行整改和處理。

3.1.4 高壓線路及繼電保護問題

礦井下供電系統安全問題中，高壓線路及繼電保護一直以來都是問題的關鍵所在，當前礦井下普遍采用的都是采區變電所供電或者是移動變電站的供電方式，在移動變電站上采用電站用高壓斷路器（高壓頭）、干式變壓器和電站用低壓側饋電開關（低壓頭）“三位一體”的組合方式為主，變電站低壓頭最多可連接四根電纜。因此，如果變電站低壓頭與各分支線路饋電開關的漏電保護整定數值及延時配合不合理，則很容易發生漏電故障但保護不動作的現象，可能導致作業人員觸電事故的發生。高壓配電裝置的各項電流保護整定不合理，整定過小會導致設備無法正常啟動運作，整定過大則不滿足靈敏度要求，失去保護意義的同時，對作業人員的人身安全造成很大威脅[6]。另外，在維修人員對于高壓設備以及線路進行檢修維護的過程中，如果保護裝置相應的保護功能不健全不靈敏，也會導致觸電事故的發生。

3.1.5 人為疏忽

礦井下作業的過程中，對于作業人員的技術的要求也是極高的，如果井下作業人員在實際的操作過程中不能按照相關的規定進行作業，比如《安全規程》，那么給后期的施工作業就造成了極大的安全隱患。

4 礦井下供電系統安全問題的解決方案

4.1 提升礦井下供電系統的可靠性

在礦井下作業的過程中，如果出現意外的斷電事故的時候，應當及時停止采礦作業，將人員疏散到安全地區。如果井下的生產設備突然出現故障，會給井下的作業人員帶來生命安全問題，因此，第一時間疏散人員時減少事故傷害的最直接的辦法之一。之后對于出現故障的設備安排檢修人員及時檢修，對于井下的供電系統進行全面的排查，查找故障出現的原因，對于出現故障的設備應當進行徹底的檢查，以免后期出現安全事故的發生，以此來提升礦井下供電系統的可靠性。

4.2 加強對于供電系統的檢修力度

加強對于供電系統的檢修力度是每一個生產企業都應當重視的一個問題，管理人員應當每天安排相關的檢修人員對于供電系統和設備進行檢查，排查可能會出現故障的設備，及時修理，嚴格制定操作，維護制度，為井下的施工帶來安全保障。

4.3 加強人員培訓

針對人員的培訓同樣也是每一個礦企業都應當重視的一個問題點。在礦工作進行井下作業之前，需要有一定時間的培訓工作，開展相關的崗前培訓是每一個工作人員都必須參與的一項工作，建立定期檢查和監測的機制， 加深工作人員對井下供電系統的理解， 提升其實際操作能力。對于員工的安全意識的培訓也是不能缺少的一個部分，除此之外，還需要注重對于員工的整體素質文化的提升，在人員招聘過程中定向招聘專業人才；檢修人員和操作人員應該嚴格按照礦井下供電的安全規程——四有、三無、三全、三堅持、兩齊對井下供電系統進行操作[7]。

4.4 完善保護系統

不斷地完善保護系統，對于可能出現故障的變壓器以及電纜方面的漏電保護裝置進行管理，按照國家的相關規定使用保護裝置的配置。在變壓器的選擇方面，盡量選擇容量較大的變壓器進行使用，為主變壓器留下足夠的富余容量，以免由于容量不足導致損壞。