煤礦供電安全問題分析及改進措施

宋文斌

(大同煤礦集團公司同生峪溝煤業有限公司)

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煤礦供電安全問題分析及改進措施

宋文斌

(大同煤礦集團公司同生峪溝煤業有限公司)

摘要煤礦供電系統存在的安全問題依然是影響煤礦安全生產的重要因素，針對現階段煤礦供電系統存在的安全問題，提出了井下供電系統的優化方案，并就提高煤礦供電安全可靠性的具體措施進行了探討，對于確保煤礦供電系統的安全穩定運行有一定的參考價值。

關鍵詞煤礦供電系統安全問題優化方案措施

煤礦生產作業環境惡劣，且作業空間內存在瓦斯、煤塵等易爆物質，如果供電系統不合理，出現漏電等現象，勢必引發嚴重的煤礦安全事故[1-2]。為此，有必要針對煤礦供電系統存在的安全問題，結合煤礦供電系統的實際運行情況，采取有效的安全技術措施，同時加強對供電設備更新與維護方面的投入，為井下安全生產提供保障。

1問題分析

1.1供電電源不合理

煤礦在生產過程中，對于礦井內的通風機、承載礦工的提升機和主排水泵等屬于同一類負荷的設備，須要確保安全、可靠的供電[3]。主通風機的正常運行是避免瓦斯事故的必要條件，立井提升系統持續供電是井下遇險逃生的重要保障，礦井排水系統的正常工作是井下正常生產的重要條件，以上設備均需確保安全供電。電源線路設置不合理是供電安全隱患出現的主要原因。《煤礦安全規程》規定：確保礦井供電的電源線路有2個回路，當任一回路發生故障無法正常供電時，另一回路應能滿足礦井供電需求。《煤礦安全生產基本條件》規定：礦井須保證供電系統為雙回路電源線路，雙回路電源線路應分別從2個或2個以上不同的電力網輸出。但目前仍有相當一部分礦井在生產過程中，未嚴格執行上述規定，特別一些自身建有發電廠的煤礦，為降低生產成本，常由同一區域的變電所或發電廠輸出雙回路電源線路，易導致雙電源同時失效，引發礦井事故。2005年，某煤礦發電廠便發生了類似事故，該煤礦的供電系統被設計為從同一發電廠的不同母線段輸出雙回路電源線路，當發電廠的1條母線進行檢修時，電源線路從1條母線倒至另1條母線，由于待倒至的母線支持瓷瓶絕緣發生損壞，導致變電所繼電保護動作，發電廠內的1臺發電機組解列，5 對由該母線供電的線路全部停止，直接導致該礦區停止供電21 min。

1.2實時檢測系統自動化水平低

由于受成本及技術水平的影響，相當一部分煤礦未對井下低壓供電系統配備合適的在線監控系統[4]。雖然近年來，一些大中型煤礦完善了井下供電檢測系統，但仍有部分小型煤礦僅使用傳統的或自動化水平較低的監控系統，無法將井下供電系統的運行情況及時地反饋至地面調度部門，若不及時消除存在的安全隱患，則易演化為事故，威脅井下礦工的生命安全。

1.3井下長距離輸電能力不足

隨著煤礦機械化程度的不斷提高和管理的不斷完善，煤礦的生產規模不斷擴大，隨之回采巷道和掘進巷道的走向長度不斷增加，如此便對井下的供電線路提出了更高要求。該類由于采掘巷道的增長而提出的低壓超長距離供電方式往往成為瓦斯、煤塵爆炸和電氣設備損毀等事故發生的重要原因之一。電纜截面較小，電機非正常啟動和使用傳統的饋電設備是導致低壓超長距離供電方式存在安全隱患的主要因素。

1.4供電系統負荷容量過大

目前，煤礦原設計供電容量遠小于供電系統負荷容量，直接導致主變壓器長期低效運行，不僅降低了電能質量，而且極易出現電纜發熱、變壓器過熱以及絕緣老化等現象，嚴重時可能導致瓦斯爆炸，嚴重威脅井下安全生產。

1.5防爆型電器設備不規范

對于煤礦安全生產，政府相關部門制定了嚴格的安全管理條例，明確規定了煤礦井下工作中，嚴禁使用可能產生能量電弧的分支線路接口或空氣開關等。但現階段仍有部分煤礦忽視該類規定，在防爆型電氣設備中違規使用已被禁用的電器設備元件，為井下作業埋下了安全隱患，嚴重影響了煤礦井下供電系統的安全可靠性。

2井下供電系統方案優化

(1)裝備2臺升壓隔離裝置，其中1臺處于運行狀態，另外1臺處于帶電備用狀態，地面變電所通過升壓隔離裝置向井下采區作業面上的動力、電器、照明等設備供電，同時井下變電所饋電盤柜提供給通風系統、給排水系統安全電能。

(2)安裝低壓漏電保護器饋電開關，完善供電系統的漏電保護體系，實現漏電保護[5-6]。

(3)在井下設置完善的接地網和接地級，與接地扁鋼、銅線以及等電位連接體形成完整的保護接地。

(4)井下交流控制回路的供電是按36 V、電氣設備按127 V進行的，而動力電壓等級的優化布設按機電設備功率容量進行，即6 300，660，380 V。

(5)繼電保護系統裝置按設于電動機內的控制箱內，用礦用低壓磁力啟動器或真空啟動器控制高低壓電動機，盡可能避免漏電、過流和短路等現象的出現。

(6)匯集工作接地與系統接地到井下主接地極，確保接地網構成合理。井下供電系統采用帶有安全標志的阻燃性電纜。優化井下供電系統各部分設備和操作流程，確保各設備的運行狀態良好。

3提高煤礦供電安全可靠性措施

(1)優化煤礦供電系統結構。在礦井供電系統中，獨立運行每個分支回路并避免分支中接觸到其他負荷，根據礦井的實際情況及時調整供電結構，減少不必要的過渡環節，提升煤礦供電系統的穩定性和可靠性，降低電能消耗，降低煤礦運營成本。

(2)引進消除諧波裝置及動態無功補償裝置。將兩者引入到供電系統中，通過自動調節，避免井下電氣設備運行過程中產生的諧波分量對供電系統的沖擊，為煤礦開采電氣設備的運行提供更加優質的電能，既保證了供電系統運行安全又延長了設備的使用壽命，保證了煤礦的經濟效益。

(3)完善繼電保護系統。應用選擇性斷電控制技術和分級閉鎖低壓進行供電系統繼電保護設計和技術改造，為礦井提供安全可靠的電能，確保井下各機電設備高效穩定運行，避免人為事故的發生，從而達到提高煤礦防火防爆綜合安全水平的目的。

(4)擴展在線實時監測系統的應用范圍。將在線實時監測系統配套安裝于煤礦井下供電系統中，實時監控供電系統的運行情況，將可能存在安全隱患的電氣設備及時反饋至地面調度部門，便于對所需的電氣設備重進行新選型和替換。

4結語

針對煤礦供電安全問題，分別就井下供電系統優化方案以及提高煤礦供電安全可靠性措施進行了詳細探討，對于確保煤礦供電系統安全可靠運行、節約電能，降低運營成本有一定的借鑒價值。

參考文獻

[1]李洪美，姜紅年.提高煤礦供電安全可靠性的探討[J].能源技術與管理，2010(1)：23-24.

[2]張尊國.煤礦井下供電安全技術措施探討[J].中國科學縱橫，2013(14)：75-76.

[3]張棟梁.提高煤礦井下供電安全技術措施探討[J].內蒙古煤炭經濟，2012(9)：80-81.

[4]興玉山.煤礦供電安全技術措施探討[J].中國科技投資，2013(30)：50-51.

[5]國家安全生產監督管理局.煤礦安全規程[M].北京：煤炭工業出版社，2002.

[6]周世建.淺談煤礦安全供電管理[J].科技信息，2012(14)：34-36.

(收稿日期2016-01-13)

宋文斌(1977—)，男，工程師，037041 山西省大同市。