礦井供電故障的源頭及預防措施研究

李偉偉

（潞安集體電力中心配售電公司，山西 襄垣 046204）

礦井供電故障會給井下開采帶來嚴重的安全隱患。因此，煤炭企業必須加強礦井供電管理，降低機電設備發生安全事故的概率，保障井下生產的安全。本文對潞安集團常村煤礦供電故障的源頭進行分析，并提出相應的預防措施。

1 供電故障及原因分析

1.1 供電故障

通過對常村煤礦供電故障的統計和整理，供電故障主要表現在以下幾方面：（1）電纜事故。常見的電纜事故主要有電纜的短路、漏電、放炮等；（2）開關事故。主要是表現為開關誤動作、開關控制元件的老化損壞等；（3）電機事故。采煤機械設備的電機發生燒毀、漏電、長時溫升較大等故障；（4）移動變電站事故。越級跳閘、保護失靈、低壓側控制器誤動作等。對于礦井的高壓供電系統，發生事故時常常伴隨電壓波動，影響區域廣，容易造成安全隱患，從而嚴重影響整個礦井的安全生產。

1.2 導致供電故障的原因

常村煤礦發生供電故障的主要原因：（1）供電設備老化。供電設備長時間使用，沒有及時進行維護，導致供電電纜及設備老化，不能進行正常的供電。（2）檢修不當。對供電設備進行檢修過程中，為搶生產任務導致檢修時間不足或檢修不認真，留下事故隱患。（3）頂板問題。煤礦井下多數是復合性頂板，因礦壓作用容易發生頂板冒落事故，從而對供電設備的電纜、開關造成破壞，引發相應的供電事故。

2 常村煤礦供電現狀

常村煤礦目前有6kV開閉所和35kV變電站各一座。6kV開閉所雙電源引自公司110kV中心站6kV室609#、611#柜，主要負責向中央主通風機、壓風機、主副井提升、井下N翼采區、井底車場變電所、中央水泵房、S1和S2卡軌車變電所等供電；西坡35kV變電站距離常村煤礦約5.5km，變電站雙電源引自公司110kV中心站35kV高壓室的308#、309#柜，主要負責向井下S3采區、S4采區、S5采區、S6采區、西坡主通風機、西坡熱風爐、西坡壓風機等供電。

常村煤礦井下供電系統采用放射式供電方式，主要變電所分別由6kV開閉所和西坡6kV配電室直接供給。各采煤工作面、掘進工作面、采區膠帶、采區水泵等設備用電分別通過各采區變電所和井底車場變電所供出。

3 常村煤礦供電故障的源頭預防實踐措施

3.1 技術措施方案

3.1.1 SVC動態無功補償裝置

SVC動態無功補償裝置可以消除系統諧波對電網安全運行的影響，因此，在6kV開閉所系統中安裝了第一套動態無功補償裝置，起到提高電網功率因數，穩定系統電壓的作業。該SVC動態無功補償裝置的結構見圖1所示。對控制柜采集的信號及時進行處理并發出觸發脈沖，同時監測晶閘管運行狀況；脈沖柜將觸發脈沖轉換為符合要求的脈沖信號，實現觸發；功率單元在脈沖信號控制下操縱晶閘管通斷，使電抗器流過預期的補償電流。

圖1 SVC控制系統基本組成簡圖

在SVC動態無功補償裝置運行時，需注意的事項：（1）嚴禁分斷SVC控制柜工作電源；（2）嚴禁帶載分斷TCR及濾波器的高壓隔離開關；（3）出現SVC控制器保護動作后，應先進行記錄，再進行故障清除；（4）應用掌握TCR控制器的工作狀態，及時進行故障的排除；（5）控制功率單元室內溫度在40℃以下；（6）電容器重合閘一定要間隔15min以上；（7）加強對電纜接頭的檢查，保障無打火、過熱現象的發生；（8）當煤礦的供電系統不穩定時，需要臨時加強檢查和維護。

3.1.2 SE-900電網調度綜合自動化系統

常村煤礦采用SE-900電網調度綜合自動化系統，在監控管理層設置服務器2臺和3臺或3臺以上監控中心工作站，實時監視整個子站層各電力設備的參數。調度綜合自動化系統結構如圖2所示。

3.1.3 DMP5000數字式變電站系統

DMP5000數字式變電站系統對變電站系統模型、二次功能模型進行描述，對應用與通信技術進行分層處理，由過程層、間隔層、站控層3個層次構成。過程層與一次設備緊密相連，完成數據采集并實現保護出口；間隔層實現變電站內設備的保護與控制，以及相關的控制閉鎖和間隔級信息的人機交互功能；站控層完成對站內間隔層設備、一次設備的控制及與遠方控制中心、工程師站及人機界面通信的功能。DMP5000數字式變電站系統架構如圖3所示。

圖2 調度綜合自動化系統結構圖

圖3 DMP5000數字式變電站系統架構

3.2 供電管理措施

3.2.1 提高礦井供電可靠性和加強供電管理的措施

（1）任何單位不得隨意增加用電負荷，不得在供電支路中隨意掛接電源。（2）開關整定值應安排專職人員進行整定。當負荷發生變化時，隊組應及時向電力科提供負荷變化系統圖，以便及時對開關進行整定計算、調整。（3）每月對井下在用的高壓橡套電纜、變壓器及高壓電機進行一次絕緣阻值遙測，每季度對地面在用的高壓電纜、變壓器及電機進行一次絕緣阻值遙測，每年對副井井筒內敷設的固定高壓電纜進行一次泄漏試驗。（4）所有配電工、井下電鉗工的操作都必須嚴格按照操作規程操作。（5）每季度對井下兩線點接地系統絕緣阻值進行一次遙測，每年檢查一次井下主要接地系統絕緣阻值及主接地電極的完好性。

3.2.2 防雷電和防止電壓波動影響的措施

（1）健全防雷電的設施，如增設避雷器、避雷針等。（2）認真做好“春防春檢”期間各地面變電所避雷器、避雷針等避雷設施的試驗工作和地面接地系統絕緣阻值遙測工作，及全礦絕緣安全用具試驗工作。嚴禁使用不合格的避雷器、避雷針等避雷設施及安全絕緣用具。（3）對電網電壓運行要進行實時檢測，發現電網電壓有波動現象要嚴格限制大功率電機啟動，但要確保礦井主通風機正常運轉。（4）針對電網電壓波動規律和特性，增設穩定電網電壓的補償裝置（如無功補償裝置）。

3.2.3 電氣火源的防治措施

（1）嚴禁在井下明火操作、帶電操作。檢修電氣設備必須嚴格按停電、驗電、放電、掛接地線的程序進行。（2）高壓電纜連接必須采用冷縮套管（6kV交聯或紙絕緣電纜）或高壓連接器（6kV橡套電纜），任何電纜嚴禁采用絕緣包布包裹外皮或接頭。（3）無論是本質安全型電源還是防爆電氣設備使用和維護都必須嚴格執行“防爆”標準要求。（4）井下電鉗工在檢修電氣設備開蓋前必須檢測瓦斯濃度。只有瓦斯濃度符合規程規定時方可開蓋檢查。（5）半年對井下雜散電流進行一次檢測，發現問題及時處理。

4 結語

自從常村煤礦采取有針對性的技術措施方案和供電管理措施后，礦井供電的故障率大大降低了。從2015年1月至2017年12月近2年的時間內，常村煤礦無一起重大供電事故發生，有力地保障了煤礦的正常開采，為實現常村煤礦高產高效安全開采提供了基礎。