淺談煤礦井下供電系統(tǒng)

摘要：井下供電系統(tǒng)中高壓多采用單母線分段結(jié)構(gòu)、低壓供電多采用輻射狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。因此井下供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、路長短不一，供電網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜多變，點多、線長，面廣，給運行維護檢修帶來很大的困難。該文結(jié)合筆者所在煤炭企業(yè)（開灤集團公司東歡坨礦業(yè)分公司）實際情況，對礦山的供電系統(tǒng)做出闡釋。

關(guān)鍵詞：煤礦供電 繼電保護 供電系統(tǒng)

1 供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀

電力是煤礦生產(chǎn)的主要能源。對煤礦井下進行可靠、安全、經(jīng)濟合理的供電，對提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益及保證安全生產(chǎn)等方面都有十分重要的意義。為確保安全和正常生產(chǎn)的需要，合理優(yōu)化井下供電系統(tǒng)就顯得更為重要。當(dāng)今，隨著礦井供電電壓等級的不斷提高，井下低壓供電系統(tǒng)的范圍也在不斷擴大。對于供電路徑而言，由地面110kV（或35kV）變電站到井下中央變電所，再由井下中央變電所到采區(qū)變電所，再由采區(qū)變電所到采掘工作面移動配電點。對于高壓來說，所用電壓等級35kV/6kV。井下供電高壓采用10kv或6kV。就高產(chǎn)高效綜采工作面而言，若工作面供電電源引自采區(qū)變電所6000V分段母線上，則工作面就存在6000V，3300V，1140V和660V等4種動力電壓等級。而對其他普通綜采工作面，低壓供電系統(tǒng)也有1140V和660V兩種動力電壓。2煤礦高壓供電系統(tǒng)

由于低壓電纜外徑、線徑等原因的限制，其低壓供電半徑一般在800～1200m（分660V和1140V），而工作面的長度已經(jīng)達(dá)到1500～3000m，甚至更大范圍。因此煤礦高壓供電線路已經(jīng)深入采掘等工作面中心。其高壓供電的安全可靠性問題，不僅影響產(chǎn)量，也影響到工程進度。如果遇上大水礦井，其用電量占礦井用電量的一半還多，高壓排水設(shè)備的廣泛應(yīng)用，尤其顯得高壓供電的重要，因此煤礦高壓供電在供電系統(tǒng)中有很重要的地位。高壓供電不僅與系統(tǒng)本身設(shè)計有關(guān)，還與系統(tǒng)中組件中的安全可靠性有關(guān)。因此構(gòu)件煤礦井下高壓供電系統(tǒng)中各個部件中只要有一部件出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)就會終止運行。為此需對系統(tǒng)做出合理的預(yù)防、檢修和維護。一般煤礦常見故障有以下幾種。

2.1 高壓線路故障

第一是高壓線路在巷道中被擠壓刮傷而造成的線路停電；第二是系統(tǒng)接地后另一相也同時接地從而造成的兩相分別對地短路故障。第三是電纜連接附件絕緣薄弱而造成的漏電故障。第四是線路中有一部分電纜在使用過程中絕緣降低而導(dǎo)致故障。因此高壓線路的檢修周期、檢修質(zhì)量關(guān)系著能否正?？煽抗╇姷年P(guān)鍵。

2.2 高爆開關(guān)故障

一是高爆開關(guān)機構(gòu)老化，一般高爆開關(guān)采用彈簧操作機構(gòu)（現(xiàn)在很多礦井都使用永磁機構(gòu)），隨著使用，機構(gòu)磨損老化，導(dǎo)致開關(guān)拒動。二是高爆開關(guān)智能保護顯示通信故障、保護失效、整定出錯等原因，造成掉電不能合閘操作。三是高爆開關(guān)無屏顯，由于一二次熔斷器燒毀而造成的停電。四是高爆開關(guān)一般礦井的高爆開關(guān)絕非一個廠家，廠家的眾多，而又頻繁的自動化改造，打破了高爆開關(guān)二次線路合理布局。從而導(dǎo)致線路與圖紙不符，故障時無從查找，給檢修維護帶來困難。只有定期的對高爆開關(guān)試驗、檢修才能降低事故率。

2.3 繼電保護問題

一般礦井供電系統(tǒng)運行方式復(fù)雜、各級配電室眾多，這就對繼電保護校驗提出了更高的要求。第一、極差的問題，極差校訂不好，容易出現(xiàn)越級跳閘，極差太大，會出現(xiàn)短路時，本身該跳閘的開關(guān)拒動，后備保護不起作用。第二、對于擴建后的礦井，原有下級配電室的互感器選型過小，短路時，短路電流大，互感器磁通飽和，不能正確反映繼電保護動作情況，造成短路拒動現(xiàn)象從而出現(xiàn)越級跳閘。第三、供電系統(tǒng)運行方式復(fù)雜，改變系統(tǒng)運行方式后，就有可能原有的繼電保護整定值不符合要求，出現(xiàn)系統(tǒng)短路時發(fā)生不可估量的事故。第四、由于接地選線裝置需要和消弧線圈匹配，發(fā)生接地時才能準(zhǔn)確選擇出接地線路。由于接地選線裝置的廠家眾多，這就要求在繼電保護校驗時對饋出終端的漏電保護設(shè)定。太大，不起作用，太小，就會因為干擾或者斷路器同期性誤動作而影響正常供電。第五、現(xiàn)代化礦井有的采用上防越級跳閘保護裝置，該保護借鑒變壓器差動保護來實現(xiàn)，目前在試驗階段。雖然保護的發(fā)展更新了，但放越級保護的現(xiàn)場試驗方法還沒有科學(xué)有效的手段。繼電保護的整定校驗關(guān)系著礦井的供電安全、可靠性，只有充分的挖掘繼電保護的四大特性，合理選擇保護類型才能有效的降低事故率。

2.4 系統(tǒng)接地故障

礦井環(huán)境復(fù)雜、遇大水礦井就電力線路顯得特別潮濕，尤其在雨季，井下環(huán)境濕度非常大，有的線路甚至臨水。容易造成電纜連接附件絕緣過低，從而導(dǎo)致系統(tǒng)接地。煤礦規(guī)程規(guī)定：系統(tǒng)按地允許運行兩小時。但接地故障的查找是相當(dāng)困難。如果采用拉路法，對于供電網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的礦井難于在2h內(nèi)排除故作。雖然接地選線裝置可以選擇接地線路，但必須與之配合的消弧線圈相適應(yīng)。不然就難于判斷是消弧線圈的補償電流還是接地電流、還是電網(wǎng)容流。目前市場上的按地選線裝置沒有100%準(zhǔn)確判斷處故障線路的。必須小電流按地選線加拉路查找系統(tǒng)接地線路。

3 低壓供電系統(tǒng)

如果說高壓供電系統(tǒng)是確保四大件的運行依據(jù)，那么低壓供電系統(tǒng)則是保證煤炭開采的必要條件。因此低壓供電在生產(chǎn)開采中占有重要地位。低壓供電的安全可靠性直接影響著煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。而局扇通風(fēng)、局部排水是保證工作面正常開采的先決條件。

3.1 漏電問題

煤礦三大保護有漏電保護、過電流短路保護和接地保護。其中發(fā)生危害最大的還是漏電。第一、漏電火花可以引發(fā)瓦斯、煤塵爆炸事故。第二、當(dāng)漏電電流超過50mA時，可引發(fā)電雷管早爆。第三、發(fā)生人身觸電事故：50mA以上人就有生命危險。第四、漏電長期存在，引起相間短路。一般漏電整定設(shè)置為30mA，0s。當(dāng)?shù)蛪汗╇娋€路中有總饋電和分支饋電時，建議采用選擇性漏電保護，對低總饋電開關(guān)采用30mA，0.35s，分支饋電采用30mA，0s。能有效的選擇出漏電分支電網(wǎng)?？s小事故范圍。

3.2 局部通風(fēng)排水問題

局扇“三?！惫╇姲凑铡睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定煤礦井下的局部扇風(fēng)機供電必須滿足“三專”的要求。即專用開關(guān)、專用變壓器、專用電纜線路。局扇與掘進工作面煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井中的所有掘進工作面應(yīng)裝設(shè)風(fēng)電閉鎖、瓦電閉鎖。但是根據(jù)實際供電運行情況來看，有些掘進工作面往往達(dá)不到這個要求，均不同程度地存在著缺陷?；蛘呤菦]有實現(xiàn)“三專”供電，或者是缺少瓦電閉鎖等。局部排水是采掘工作面的重中之重，由于漏電等原因而造成的停電故障嚴(yán)重的影響著供電的安全可靠性。鋪設(shè)專用排水線路是解決排水問題的關(guān)鍵。

4 結(jié)語

總之，煤礦井下供電系統(tǒng)龐大而復(fù)雜。工作起來是一項復(fù)雜而又艱巨的任務(wù)。它需要每一位工作者細(xì)心對待，不能放過系統(tǒng)中任何一個小的隱患。是一項既需要動腦也需要動手的工作。煤礦供電，任重而道遠(yuǎn)。