煤礦變電站運行的安全管理及故障處理探究

＊康新挺

（山西三聚盛輸變電工程有限公司 山西 030024）

變電站在我國礦井生產活動中作為重要的設備設施，其運行的穩定性對于煤礦生產質量、生產效率具有決定性的作用。在變電站的日常運行活動中，應用到了多種類型的設備設施，現場要加強對此類設備的有效管理，防范變電站中的運行故障風險，結合煤礦變電站在運行活動中存在的多類型故障問題的原因，制定可行的防治策略，提高礦井安全生產的水平。

1.煤礦變電站運行的原理

煤礦變電站運行是一個復雜的過程，變電站工作系統具有一定的綜合性，運行過程中對于精細化的要求較高，在變電站的運行故障防范和維護中，要求工作人員明確變電站的運行原理，加強有效的故障預防和故障處理。變電站是改變電壓的場所，在電力系統中作為電力設施，具有接受電能、分配電能、變換電壓的功能，對電流的流向進行控制，具有調整電壓的作用。在發電廠的運行過程中，為了將其中的電能輸送到其他位置，必須要進行電壓轉換，將電壓升高，轉變成高壓電之后運輸到用戶附近，再降低電壓，利用升降電壓的原理完成變電目標。

該運行過程中，變電站作為必要的設施，其中應用到了開關變壓器等有關設備，變壓器是變電站當中的核心設備，其中包括雙繞組變壓器、三繞組變壓器，高低壓運行過程中共用一個繞組，抽出高壓繞組中間的一個頭作為變壓器，應用到低壓繞組的出線中。電壓高低和繞組的匝數之間有著密切的關系，二者呈正比，電流和繞組匝數之間呈反比關系。按照作用的不同，對變壓器進行分類，劃分成升壓變壓器、降壓變壓器，升壓變壓器是在電力系統送端變電站中發揮出穩定功能的一項設備，而降壓變壓器是在受端變電站中應用的設備。變電站自動化系統見圖1。

圖1 變電站自動化系統圖

變壓器的電壓和電力系統的電壓之間應具備較強的適應性，結合不同的負荷情況與需求，要確保電壓合格，通過切換變壓器分接頭的形式，保證電壓的穩定性。電壓互感器和電流互感器在運行過程中和變壓器的運行原理相似，互感器可以發揮出轉換的功能，將高電壓設備母線的運行電壓按照一定的規定比例，變成低電壓和小電流，適用于測量儀表、繼電保護和控制設備的運行。在額定運行情況下，電壓互感器的二次電壓值為100V，電流互感器的二次電流也要達到一定的標準值，以1A或5A為規范參考[1]。

2.煤礦變電站運行中的故障類型

（1）操作故障。煤礦變電站的運行過程中，經常發現的故障涵蓋了操作故障，在日常的地面變電站生產過程中，由于工作人員出現操作失誤問題，將會引起一系列的操作故障和安全事件風險。工作人員操作不當、對操作規程不熟悉，將會增加安全事故問題的發生幾率，例如操作人員在模擬操作的環節，輸入開關柜編號時出現錯誤，導致開關出現誤操作問題，在綜合保障裝置的應用中，出現傳動功能的錯誤操作。

在變電站變壓器接線過程中，出現操作不規范、接線方式不合格的問題，增加了電路短路的幾率，短路后的線路溫度出現過度升高的情況，會導致地面變電站難以正常穩定的運行，出現一系列故障風險。尤其是油箱壓力增加，會對煤礦變電站的安全運行造成威脅，增加現場安全事故問題的發生幾率。與此同時，現場的變電站運行工作中，工作人員需要接觸多種類型的設備，變電站的工作性質較為特殊，在長期高負荷的運轉過程中發生機械設備故障問題的幾率較高，對變電站甚至整個煤礦生產的安全造成了直接的影響。

（2）管理不當。在煤礦變電站運行的現代化、規范化建設和發展過程中，煤礦變電站運行時發生安全事故問題的概率顯著增長，這對煤礦活動的安全生產、高效運行產生了嚴重的影響，對我國的經濟建設也形成了一定程度的限制。煤礦變電站發生事故問題受到了人們的高度重視。但是在具體的生產實踐中，管理人員工作落實不到位，缺少對煤礦變電站安全事故問題防范和治理的觀念，管理力度不足，缺少科學、合理的變電站管理措施，現場的管理方案可操作性有限。

3.煤礦變電站運行安全管理及故障防治的要點

（1）檢查線路。在煤礦變電站的日常運行活動中，加強對變電站的安全管理和維護，針對故障進行有效的處理，需要在線路檢查的過程中，合理保證接線方式連接的科學性，確保整個礦井變電站運行的穩定性。在整個礦井供電系統運轉的過程中，檢查線路工作是關鍵的工序，操作人員需要結合變電站的線路運行情況，合理的做好科學檢查、全面檢查，提高變電站通電線路運行的綜合水平、綜合效果，保證其處于安全良好的狀態下運行。在日常檢查變電站的線路過程中，操作人員需要明確線路合理配置的重要意義，根據有關的操作規程要求來檢查線路，了解線路的運行方式，降低低級錯誤的風險，對管理不當問題引起的失誤進行有效防范。

結合現場的實際情況，工作人員需要制定應急預案和可行的故障處理措施，防范故障問題的進一步蔓延，對于可能發生的突發狀況，進行預測和分析，制定快速故障搶修的方案，在短時間內維修故障，加強對設備設施的管理，降低危害程度，確保整個礦井運行的安全性和高效性。工作人員檢查線路時，要將關注的重點放在變電站日常運行過程中，檢查線路是否完好，對于線路中出現的未接地現象要進行及時的改進和處理，加強對線路短路問題的防治，確保整個電路系統運行的安全性，實現高效運轉，保持變電站的生產安全和生產效益不受影響，數字式互感器采樣值傳輸流程見圖2[3]。

圖2 數字式互感器采樣值傳輸流程

（2）變壓器故障處理。在變電站日常運行活動中，變壓器作為關鍵的部件之一，決定了變電站的運行安全性和運行穩定性，為了保證變電站能夠長期處于良好的狀態下運行，工作人員需要及時處理變壓器的有關故障問題，預防變壓器故障風險的進一步蔓延。在處理變壓器故障問題時，需要從多個層面制定變壓器故障防治的方案，首先要檢查變壓器的耐受性，因為變壓器是否具有良好的耐受性，在一定程度上直接決定了變壓器的運行狀態、運行效益。

檢查變壓器時，要保持變壓器的工作環境穩定，具有良好的干燥性、通風性效果，要將一定數量的干燥劑放置在內部，定期更換干燥劑，保證煤礦變電站運行的安全性和穩定性，防范安全事故問題的發生，降低事故問題的發生幾率，強化礦井生產活動的安全性。還需要定期制定檢查制度，每年檢修變壓器，了解變壓器的運行情況，對故障風險進行防治，監察瓦斯繼電器。在必要的情況下，可以通過加裝防護罩的方式，保護瓦斯繼電器的運行安全性，防止出現外部因素下瓦斯繼電器動作的風險問題，確保變壓器在運行活動中不受影響，強化其安全功能，降低安全事故問題的發生幾率。

（3）變電站電容器故障處理。在變電站的運行活動中，電容器作為容納電荷的器件，有利于保證變電站供電質量的可靠性，發生電容器故障問題時，針對其中出現的管道破裂、電火花問題等要進行防治，分析其原因，防范電容器故障問題的進一步蔓延。例如當出現電容器套管爆炸、著火等問題時，需要立即斷開電源，使用干式滅火器，緊急進行滅火處理。如果出現了電容器保險熔斷的現象，需要將電源切斷后，用放電處理的方式，檢查電容器的內外部情況。發生短路和跳閘的現象，要放電3min以上，再進行電容器外部檢查，了解斷路器電流互感器的電力電纜情況。

（4）無功補償裝置故障。在變電站中，無功補償是關鍵的構件之一，其運行狀態和變電站的工作質量、運行效益息息相關，檢察無功補償裝置過程中，操作人員需要注意加強對故障問題的分析，定期檢查無功補償裝置的運行情況。注意對無功補償裝置的外部情況和內部運行情況加強了解和掌握，對裝置各個部位的連接件進行檢查，定期做好清潔工作。在啟動柜輸入連接、輸出連接、功率柜全部電源輸出連接和輸入連接的檢測中，需要進行詳細的檢查分析。在無功補償投入運行之后，要用先進的設備設施，對內部溫度進行檢測和分析，例如使用非接觸式溫度測量儀器，對裝置內部的溫度進行檢查。

測量涵蓋全部的導電連接處的溫度參數指標，要在采集數據信息的過程中，對照規范的溫度要求和標準，合理調整無功補償裝置的運行情況。當相對環境溫度升高值超過20℃的情況下，需要采取停機檢測的方法處理，緊固導電連接的位置和接地線等位置的連接點，在緊固處理中，保證系統運行的可靠性，達到一定的接觸可靠要求。值得一提的是，對于室內的溫度要加強關注，室內溫度如果超過了38℃，需要及時采取降溫處理措施，開啟空調或加強內外通風，將功率柜柜門打開，利用多種方法降低室內溫度。室內溫度不超過20℃時，需要將功率柜風機停止，當室內溫度超過20℃時，再重新開啟功率柜風機，從而確保整個變電站運行具有較高的工作效率和良好的工作質量。

（5）直流系統故障處理。在我國的煤礦生產活動中，煤礦變電站的運行故障問題可以分為多種不同的類型，其中直流系統故障是常見的故障之一，應加強對此類故障的維護，在礦井日常的變電站事故防治中，工作人員需要重視直流系統的運行狀況，了解直流系統的運行狀態，對直流系統中存在的故障問題進行早期的防治。在檢查設備的過程中，操作人員需要制定詳細的檢查方案，定期展開直流系統的檢測工作，查看其是否處于穩定的狀態下運行。

發生異常情況時，操作人員需要以最快的速度將電流切斷，同時檢查電路回路，明確檢測內容，包括充電回路、信號回路、備用電源回路、合閘回路、高壓控制回路、照明系統和戶外回路。對不同回路系統的運行狀態進行分析，確保整個礦井狀態運行的穩定性、高效性，降低安全事故問題的發生風險，增強礦井生產活動的質量和效率。

（6）故障診斷技術。對變電站運行設備要進行定期的檢測，了解設備的運行狀態，制定定期的維護計劃，利用故障診斷技術，提高對變電站運行設備的診斷水平、診斷效果，對設備中存在的潛在隱患問題進行有效的防治處理。采取有效措施，提高變電站運行設備的故障診斷效率和檢查水平，這對技術人員有著較高的要求。技術人員和工程師需要熟練的運用設備原理知識，了解設備構成，利用已有經驗和專業的理論知識基礎，對維修方案進行策劃，提高對變電運行設備的故障診斷準確性。該方式有著較高的維修成本，因此在使用頻率不高的設備中使用。

利用預知維修的技術方法，密切的監測設備的運行狀態，也是診斷變電運行設備故障的一種有效方式，預知維修可以較早發現設備的潛在故障問題，明確故障原因，采取有效的處理措施，降低突發性故障問題的風險。該方式是一種具有主動性的維修方法，對于工程師的專業技術水平同樣具有較高的要求，在設備的安全性、時效性方面，要達到一定的維修技術水平，才能夠使用預知維修的措施。在變電站運行設備的故障診斷中，要求技術人員明確變電站運行安全、運行穩定性的重要作用，合理利用故障診斷技術，制定故障診斷的計劃和方案，提高故障診斷的效率。

4.結論

綜上所述，在我國的煤礦生產中，煤礦變電站要求管理人員加強對煤礦變電站安全運行、穩定性的嚴格管控，強化對變電站運行風險的防范和治理。最大限度的優化礦井的生產模式，提高變電站的運行質量，確保礦井生產活動向著安全、高效的方向探索，提高我國的工業建設水平。