淺析煤礦井下供電系統的存在問題與解決對策

丁遼

摘 要：電力是煤礦生產的主要能源，煤礦井下供電的安全性和可靠性直接影響著煤礦安全生產和經濟效益。煤礦井下供電系統存在的隱患已經成為井下生產過程中最為突出的問題，針對存在的隱患而提出有效合理的解決措施，從而能夠避免因供電系統隱患引發的安全事故，進而提高礦井供電安全性，保證煤礦安全生產。

關鍵詞：煤礦；供電系統；隱患；安全；措施

煤礦井下供電系統的可靠與穩定直接影響到整個電網的安全、合理、經濟。神東公司各煤礦井下采掘機械化程度較高，隨著生產工作面不斷向前延伸、擴大，給井下安全供電帶來了挑戰。因此，本文針對煤礦井下供電系統常見的隱患進行分析研究，從而找出解決之道，更好的服務于煤礦生產。

1 煤礦井下供電系統的介紹

目前煤礦井下常見的供電系統為35KV高壓經過煤礦地面35KV/10KV變電所變壓器降壓后，經過10KV高壓配電裝置及供電線路，將電能輸送至井下中央變電所，再由中央變電所輸送至各采區變電所，經過采區變電所送至綜采工作面，連采、掘進工作面，機電、運轉配電點，經過各工作面、配電點移動變電站降壓后，分別將不同的電壓等級輸送給不同的電氣開關和用電負荷，組成煤礦井下供電系統。

2 煤礦井下供電系統目前存在的安全隱患

2.1 供配電系統不夠穩定

2.1.1 變壓器容量不足

產生這個問題的原因主要有兩方面：其一供電設計的失策，即在設計之初沒有按照規定留下富余容量；其二是生產現場違規加載導致變壓器超負荷工作；變壓器超負荷工作最直接的影響就是變壓器溫度升高、阻抗增大、變壓器絕緣降低導致短路，最終造成變壓器故障引起停電事故，由此可見，變壓器容量不足引發的問題，對煤礦井下安全生產威脅是非常大的。

2.1.2 雙回路電源線的供電系統應用難以落實

現仍有部分煤礦產業在生產時沒有按照國家規定生產，采用的是單回路電源線的供電系統，不符合國家的要求。有些煤礦在工作時為了節約成本，提高自我收入，甚至在停電時將柴油、汽油發動機充當煤礦生產的臨時供電系統，或者僅僅是在面對上級檢查的時候做做“面子工程”，應付檢查。這是對煤礦井下作業工人人身安全及其不負責任的表現，加大了煤礦生產的安全隱患。

2.1.3 井下電氣設備保護功能不齊全

目前煤礦井下使用的電氣設備都是國家規定的具有相關保護功能，但我們在使用設備的過程中卻往往違規作業，甩保護、甩保險等違章現象仍然存在，這是人為的因素給礦井安全供電制造隱患、給礦井安全生產制造隱患。

2.2 防爆電器防爆性能不合格

礦用隔爆型電氣設備采用防爆外殼、本質安全回路及各種保護裝置，這些安全措施對防止電火花引起的瓦斯、煤塵爆炸有重要的作用。防爆電器自身防爆性能不符合規范要求：有些煤礦由于改造資金缺乏或相關企業法人不重視等因素的影響，使煤礦礦井中主要的電源控制開關為明令禁止的開關設備，直接影響到煤礦礦井供電系統可靠性，嚴重威脅著井下從事煤炭生產人員和設備的安全。

防爆電氣裝設不符合防爆標準，安裝后導致其失去防爆性能，再加上設備日常檢查不到位，導致井下存在失爆設備，是井下供電系統的一大隱患。

2.3 繼電保護整定困難

井下線路級數較多、每條線路長短不一、負荷量較大等，這些特點決定了煤礦供電系統在整定和配置繼電保護時，不能完全照搬供電部門的整定和配置方法，主要表現在：

（1）煤礦井下供電系統是一個單側電源輻射狀電網，由于采區變電所距電源較遠，中間經過的開關級數較多，需要較長的時限和較大的整定值配合，而供電部門對電源保護的時限和定值已經限定，無法更改，造成給定整定值過小、保護時限過短，保護無法配合。

目前，采區變電所的整定原則是確定最遠端的負荷性質和大小，根據計算結果整定供此處負荷的開關定值，然后逐級向采區變電所計算，根據所供負荷中功率最大者確定過流保護定值，以最遠端的短路電流整定速斷保護。依次向上逐級配合，速斷保護和過載保護的整定值和時限從采區變電所向下逐級降低。由于目前速斷保護整定值過小，一旦出現短路故障，必然是所有速斷保護同時動作，使得繼電保護沒有選擇性，出現越級跳閘，從而擴大停電事故影響范圍。

（2）在中央變電所母線弧光短路時，如果35kV變電所10kV饋出盤速斷保護拒動，只能靠變壓器過流保護動作，很可能造成全礦停電事故。

（3）采區變電所保護一般采用反時限過流保護方式，一直以來沒有進行很好的整定值配合計算，采區變電所出線出現故障時，保護沒有選擇性，易出現越級跳閘，擴大停電事故影響范圍。

2.4 煤礦井下作業人員資格審定不嚴格

我國法律法規對于煤礦井下工作人員具有嚴格的要求，《煤礦安全管理規程》明確規定：“煤礦特種作業人員須經專門培訓合格，取得特種作業操作資格證書”，煤礦行業應當嚴格貫徹此項規定，強調工作人員必須經過專門性的嚴格培訓并且獲取專業操作資格證，但在實際存在部分煤礦礦電氣檢修人員沒有專業培訓取得作業證件，存在專業知識方面有所欠缺或者是只有理論知識但是缺乏實際操作經驗。這種缺乏培訓實踐，專業素養不合格的工作人員在礦井作業時如果遇到突發狀況，將很難妥善的處理。由于在安全意識及專業技能方面的欠缺，在作上，極有可能造成井下供電系統操作混亂。同時，沒有取得特種作業操作資格證書的井下作業人員由于自身安全意識的缺乏，在檢修時沒有注意絕緣保護和及時做好防護措施，若因此造成安全事故，將帶來巨大傷害，后果不堪設想。

3 煤礦井下供電系統的改進措施

煤礦井下供電系統中存在的安全隱患隨時可能影響礦井安全生產，從而造成人員傷亡和財產損失，著手解決這些隱患迫在眉睫。

3.1 穩定供電系統，加強設備防爆檢查

在井下供電系統發設計時，考慮變壓器應有的富余容量，相關管理部門應加強對變壓器現場使用情況的監督管理，嚴禁違規加負荷運行。對新建的礦井，相關職能部門加強監管檢查力度，確保井下雙回路供電。各區隊加強對開關保護器檢查力度，發現私自甩保護、甩保險的，區隊嚴懲不貸。

在防爆設備選型上嚴格執行井下防爆電氣設備使用標準，相關職能部門積極把關，嚴防不合格防爆設備入井。各區隊加強防爆性能檢查力度，加大對電工防爆知識的培訓。

3.2 制定煤礦供電系統用繼電保護整定計算和配置方案

地面變電所到井下變電所重新設置繼電保護，并優化整定動作電流，使之在符合繼電保護大原則的基礎上，能針對煤礦井下電網的特殊性實現實用的保護設置與整定方法，以達到以前無法滿足的縱向選擇性。采區反時限過電流保護的整定配合原則，在井下中央變電所或井下主要采區變電所與下一級采區變電所之間找出一個最優整定值結合點，往上以大電流小時限為主，往下以小電流大時限為主，爭取實現既能滿足大負荷頻繁長時間啟動的需要，又能在采區線路故障時，保護動作也可有較高的選擇性。優化線路配置總體方案。考慮到煤礦供電系統的特點，以及井下供電網絡發生短路故障的幾率遠高于地面架空線路等，優化總體的線路保護系統方案，既要限制井下發生短路時大電流對上級變電所主變的沖擊，又要兼顧井上、下過流保護動作值的配合，還要考慮全線電壓損失和保護系統的可靠性、選擇性等要求。

4 結語

總而言之，在煤礦行業生產工作中，我們要高度重視安全問題，管理部門加強監督，對不合格裝置進行嚴格整改，確保煤礦井下供電系統的安全性，減少煤礦井下生產中的安全隱患。

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