黑岱溝露天煤礦采場供電安全管理分析

王國強

（神華準格爾能源有限責任公司 黑岱溝露天煤礦，內蒙古 鄂爾多斯 010300）

神華準格爾能源黑岱溝露天煤礦自2003 年以來，經過3 次擴能改造后，核定產能為3 400 萬t/a，成為國內單坑產量最大的露天礦之一。主要設備有斗容為90 m3的拉斗鏟1 臺，斗容32～55 m3的單斗挖掘機15 臺，DM-H、DM-H2 等型號鉆機共9 臺，電力作為主采設備核心動力（90%以上主采設備靠電能提供動力），由于生產條件和工藝的特殊性，目前高壓架空線路滯后供電距離遠，高壓電纜并行鋪設情形多易混淆，給日常檢修及故障搶修增加難度及安全風險。

1 安全生產組織管理

1.1 加強外部協(xié)調組織管理

1）日常生產組織，各相關作業(yè)隊之間存在信息不對等、溝通不暢通、理解力偏差、最終沒能達成共識，致使穿孔、采掘、運輸、工務和供電5 個作業(yè)隊出現(xiàn)相互影響和制約的情形，特別是對采場供電工作影響較大，經常性出現(xiàn)返工，增加不必要的停電時間，采掘和穿孔設備出動率低，對生產影響大，同時，職工疲憊且?guī)榫w作業(yè)，給采場供電工作埋下大的安全隱患。

2）有序安排解決供電返工問題。①每月末召開生產計劃會，對年計劃進行再分解，對上月重點工作進行總結分析，吸取經驗教訓。對下月重點工程位置及設備布置做安排，使生產各環(huán)節(jié)按照主次排序有序開展，便于供電線路合理布置；②每周一現(xiàn)場看工程，對月計劃進行再分解，對本周重點設備布置、重點工程位置作業(yè)方案進行商討確認，最終按照最優(yōu)方案實施，很大程度上減少了供電工作返工情形；③每日下午召開現(xiàn)場協(xié)調會，對周計劃進行再分解，落實當天工作任務完成情況，對第2 d 工作任務進行對接商討，選擇省時省力對生產最有利的方案實施。通過采取以上措施，很大程度減少供電工作量，減輕職工勞動強度，消除供電電工疲憊帶情緒作業(yè)的不安全因素，同時，生產效率整體得到了大的提升[1-2]。

1.2 加強內部協(xié)調組織管理

1）根據每天工作任務，將人員合理搭配，針對作業(yè)風險較大的工作任務，班組長及以上管理人員重點盯控，確保作業(yè)安全。特別是今年采場進入斷陷帶以來，工程安排不定期調整、電鏟頻繁進行拉溝降段、作業(yè)平盤少道路改設多、外委剝離與自營并行作業(yè)、受兩礦（黑岱溝露天煤礦和哈爾烏素露天煤礦）相鄰制約南側環(huán)坑35 kV 架空線滯后等因素影響，線路沒有相對長久的敷設位置，致使為采場25 臺設備供電的15 趟電纜線路（70 余km）移設次數(shù)增加近1 倍，隨之工作量增加1 倍，同時，采場線路不能按常規(guī)敷設（正常在上平盤敷設供電電纜，下平盤電鏟使用，鉆機使用同平盤敷設的供電電纜），導致采場15 趟電纜線路敷設，上下平盤反復跨越和切換，走向復雜，特別是并行線路不容易辨識，再加目前倒班制度，休班2 d 后，供電線路很可能就發(fā)生了大的變化。致使供電電纜線路走向經常發(fā)生大的變化，對日常停送電工作增加難度，特別是對夜間線路故障搶修造成安全隱患，很容易出現(xiàn)誤打開帶電電纜頭事件，發(fā)生觸電事故。

2）定期通過無人機拍攝采場全景俯瞰圖，在圖上繪制并更新供電電纜線路走向，使得供電作業(yè)人員對供電電纜線路走向有了直觀的了解，特別是對夜間供電電纜線路故障搶修提供了方便，通過該輔助手段，使作業(yè)人員的安全得到保障，縮短了停送電時間，提高了電鏟和鉆機的實動率。

2 加強供電設備設施安全管理

每年春季、秋季對移動變電站、高壓開關柜及供電線路進行計劃性檢修，并結合多年積累經驗，編排檢修清單及具體做法。通過計劃性檢修，消除供電設備及線路缺陷，有效減少因供電設備及線路故障造成電鏟失控砸壞運輸卡車及傷人事故。

2.1 移動變電站安全檢查消缺

1）查看各移動變電站35 kV 高壓引線松弛度，對不符合要求的進行調整。

2）對移動變電站地基進行檢查，發(fā)現(xiàn)地基明顯下沉，及時進行處理，并做好雨季排水工作。對主變壓器、避雷器進行全部檢測。

3）檢查35 kV 側隔離開關、斷路器、接地刀閘機構，保證各機構靈活、分合到位、控制系統(tǒng)接線無松動，并清掃絕緣子、配電室衛(wèi)生[3]。

4）檢查各主變壓器壓力釋放閥、油位表、溫度控制器、氣體繼電器、母線及控制線連接、操作機構、接地系統(tǒng)等是否正常，對存在問題及時處理；清潔主變壓器油污，對銹跡處進行噴漆處理。

5）檢查6 kV 配電室各開關操作機構、斷路器、配出柜耦合器、控制系統(tǒng)接線是否松動，對存在問題及時處理，清掃絕緣子及配電室衛(wèi)生。

6）核查安全標識、消防設施、主變圍欄、配電室門鎖、室內外照明、指示燈等，存在缺陷及時處理。

7）查看移動變電站外部指示燈及照明燈底座與站體固定處、站頂縫隙處密封，避免雨季發(fā)生漏雨而引發(fā)短路事故。

8）校核移動變電站各配出柜保護系統(tǒng)整定值，并做好調整記錄[4]。

2.2 高壓開關柜及線路安全檢查消缺

1）檢查采場高壓開關柜操作機構，若存在問題，進行調整并清掃柜內外衛(wèi)生；對回路進行檢查測試，對控制線路老化嚴重的及時更換；對保護系統(tǒng)整定值進行實時調整，并做好記錄。

2）對采場在用高壓電纜全面檢查，對破損的電纜進行硫化熱補；對電纜絕緣情況進行測試，并做好記錄，保證其完好性。

3）檢查耦合器、電纜頭、分線箱運行狀況，對密封存在問題、插頭過熱進行更換處理。優(yōu)先考慮就近供電原則，優(yōu)化調整供配電設備、線路負荷分配，避免發(fā)生過負荷運行。

4）對采場防控口位置進行檢查，避免雨季泄洪對下部供電設施造成浸泡，發(fā)生短路或觸電事故。

3 技術創(chuàng)新保障安全供電

3.1 移動變電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)

對無人值守移動變電站加裝遠程監(jiān)控系統(tǒng)，對采場23 臺移動變電站、43 臺高壓開關柜的電壓、繼電保護參數(shù)值、開關位置信號等進行監(jiān)測；對周圍環(huán)境信息等運行狀態(tài)信息實施遠程監(jiān)測，生成相關圖表，繪制曲線便于數(shù)據分析，保證供電設備安全運行[5]。

3.2 采場高清監(jiān)控攝像頭系統(tǒng)

通過對采場環(huán)坑布置監(jiān)控設施、危險路段動態(tài)監(jiān)測裝置，之后將實時視頻信息傳輸?shù)浇K端電腦或手機上，實現(xiàn)各平盤設備運行情況及工程位置一目了然，同時也便于梳理采場各平盤供電設備設施及電纜線路的布置情況，另外，對現(xiàn)場供電作業(yè)人員、電纜車等輔助設備可全程監(jiān)控，起到監(jiān)督作用，從而實現(xiàn)供電人員規(guī)范化作業(yè)，輔助設備標準化運行，從而對現(xiàn)場安全生產打好堅實的基礎。

3.3 過路電纜敷設工藝的改進

露天采場供電電纜線路經常性出現(xiàn)過路問題，以往采取電纜挖溝地埋方式、架設電纜橋架（龍門架型，電纜捆綁在橫梁上）方式解決，但是存在大的弊端，挖溝地埋方式，只適合端幫路相對永久的干道處，不適合采場推進速度快的平盤道路，經常性需要把電纜提出來，對電纜損傷大，占用時間長，而且封道作業(yè)影響正常生產組織。架設電纜橋方式，不容易造成電纜損傷，需要專用清障車托舉挪動位置，靈活性較好，但受采場道路寬度和坡道、彎道制約，在雨雪天，容易發(fā)生過往車輛側滑到電纜橋架上，發(fā)生事故，特別是隨著采場運輸卡車載重量增大趨勢，車體加寬，運輸卡車過往原有電纜橋架時兩側安全距離小，更是容易發(fā)生剮蹭事故。另外，電纜橋架對運輸卡車的防撞預警雷達系統(tǒng)造成誤動作，發(fā)生急剎車事件，也是出現(xiàn)了新的安全隱患。后期研制了地埋電纜開槽機替代電纜橋架工藝，在敷設過路電纜得到了成功的應用，省去了以往卡車過往電纜橋架時，提前減速剎車避讓，節(jié)約油耗及相關配件費用，同時，消除了運輸卡車防撞預警系統(tǒng)誤動作事件，從而極大地提高了經濟效益和運輸卡車運行安全系數(shù)。

3.4 移動變電站35 kV 側保護控制系統(tǒng)消缺

加拿大移動變電站（UEE 35/6.3 kV-5 000 kVA），35 kV 側保護控制系統(tǒng)存在嚴重威脅人身與設備安全的2 大缺陷：①架空線路送電，主變正常工作時，在保護控制回路電源、保護裝置等工作異常時，移動站二次母線以上保護以及主變壓器保護將完全失效，主變處于無保護運行狀態(tài)極可能出現(xiàn)因保護控制系統(tǒng)不能及時、可靠動作而造成故障擴大燒毀主變壓器，嚴重時還將造成上一級110 kV 變電所事故停電；②架空線路停電，35 kV 側主真空斷路器不跳閘，停電后有時需拉開35 kV 隔離開關，由于主變容量較大，送電時造成帶負荷合隔離開關，產生嚴重的電弧，在陰雨潮濕天氣，可引發(fā)嚴重的三相弧光短路故障，造成上一級110 kV 變電所事故停電，嚴重威脅操作人員人身與設備安全。

通過對移動變電站（UEE 35/6.3 kV-5 000 kVA）35 kV 側變壓器綜合保護模塊SEL-351 進行升級，對保護控制系統(tǒng)進行優(yōu)化改進，達到完全消除35 kV 側保護控制系統(tǒng)缺陷，保障人身與設備安全，減少設備故障對采場正常生產的影響。

3.5 提升電能質量保證安全供電

3.5.1 電能質量差的原因分析

1）供電系統(tǒng)使用同一電源的用戶多，用戶均有擴能趨勢。自備電廠關停，采場35 kV 架空線路無法正常延伸、用電負荷極不均衡，通常都存在集中啟動集中作業(yè)情形，對電網電能質量要求高，加劇了電能質量下降。諸多因素造成電能質量差，曾出現(xiàn)夜間大容量設備無法啟動、電壓降大，發(fā)生突然停機失控事件，存在安全隱患，急需解決。

2）自備發(fā)電廠機組停運后，220 kV 變電站由雙主變運行變?yōu)槟壳皢闻_主變運行，電源系統(tǒng)總容量變得薄弱，電源沒有了發(fā)電廠無功電源補償點，系統(tǒng)無功自動調節(jié)補償能力下降，用電高峰時功率因數(shù)下降，導致電能質量下降。由于準能集團公司生產工藝所限，用電負荷極不均衡，相鄰露天煤礦夜間負荷大，白天負荷小，對電網沖擊極大。負荷高峰時超過10 萬kVA，低谷時約1 萬kVA，目前只能通過頻繁調節(jié)主變壓器分接開關和投退無功補償裝置來勉強維持電壓平衡。黑岱溝露天煤礦受采場位置轉向，相鄰哈爾烏素露天煤礦采場、排土場工程位置影響，致使35 kV 架空線路不能正常延伸，無法實現(xiàn)雙向供電，只能采取延長供電電纜的方式為坑下設備供電。哈爾烏素露天煤礦受征地影響環(huán)坑線無法建成，導致只能采取單線路接待多負荷的方式供電。

3.5.2 提高電能質量的措施

1）從源頭上解決供電網絡變壓器容量不足。依據準能集團公司目前用電量，從矸石發(fā)電公司一期2×150 MW 機組升壓站直供，一方面可以為公司節(jié)約電費，另一方面可以徹底解決公司電能質量差問題。根據用電負荷變化情況核算220 kV 變電站主變容量，測試供電系統(tǒng)功率因數(shù)變化規(guī)律，結合原有的無功裝置設計滿足要求的無功補償裝置。對供電公司所轄220 kV 變電站2 臺12 萬kVA 主變并列運行，解決電網在負荷高峰時期容量不足的問題。存在問題：由于哈爾烏素露天煤礦目前受征地影響用電負荷較小，在哈礦恢復正常生產后實行2 臺主變并列運行，以觀其效[6-7]。

2）從負荷側進行合理優(yōu)化配置。黑岱溝露天煤礦坑下移動式箱變接待的負荷不能超過箱變總容量的80%，將對電壓敏感性一致的設備集中在同一臺箱變上供電。一方面采用大截面電纜供電；另一方面采取延長架空線路，縮短電纜供電距離的方式減少電壓損失。同時，供電公司加強電壓監(jiān)控，及時調整變壓器分接開關和無功補償裝置以保證電壓工作在允許范圍。供電網架結構優(yōu)化，減少系統(tǒng)阻抗，進而減少電壓損失，進一步優(yōu)化坑下供電方案，探討6 kV 架空線下坑以及開關柜與用電設備一對一供電模式，解決坑下壓降太大、故障率高發(fā)、影響設備正常運行的問題，保證供電可靠性，以保障用電設備的高效運轉[8-9]。

4 結語

針對大型露天煤礦采場供電安全管理，從安全生產組織管理、供電設備設施安全管理，采場高清攝像頭及移動變電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)投運，過路電纜敷設工藝的改進，電能質量提升等方面進行研究，從而提升了露天煤礦采場供電安全的可靠性及管理水平，保障了現(xiàn)場作業(yè)設備及人員的安全。