煤礦井下供電系統存在的問題與解決對策分析

（太原市明仕達煤炭設計有限公司 山西 030001）

引言

當前很多煤礦已經進入到深部開采階段，在深部開采中，不論是巷道還是工作面，整體埋深相對于先前有了較大的提升，這些場所需要的各種類型的設備也越來越多，特別是各種類型的電器設備在這些地區大量使用，低壓供電范圍也在不斷的延伸，各種類型的高低壓開關、變壓器、磁力啟動器等相互連接，構成了地下一個龐大的供配電系統。但是地下環境相對于地上有著較大的不同，陰冷潮濕的環境增加了供配電系統出現故障的概率，再加上井下瓦斯、煤塵等影響，增加了各類事故出現的概率，因此全面確保煤礦井下供配電系統運行的安全性非常必要，這就需要對供配電系統運行中出現的問題應當及時全面解決。因此，對煤礦井下供電系統存在的問題與解決對策進行分析有著較為重要的意義。

1.當前煤礦井下供電系統存在的主要問題

(1)井下供電系統出現的高壓線路故障

煤礦井下環境相對復雜，導致供電系統中各類高壓線路容易出現各種類型的安全隱患，很多電纜事故成為了最為薄弱的環節。例如，在高壓鎧裝電纜外層的鋼帶，容易出現潮濕銹蝕的問題，還有在鋼絲鎧裝層也容易出現此類問題，給地下供電線路運行的安全性帶來了較大的威脅。其次，在井下運輸巷道內，整體的空間相對較大，但是在采掘工作面，相對于較大的工作量，采掘空間非常狹小，導致施工人員在運輸電纜時，存在明顯的運輸難度，導致有刮破、擠壞的情況時有發生，尤其是使用到的各種類型的屏蔽電纜，非常容易有扎壞的情況發生，導致出現了高壓停電事故。同時，由于當前井下生產中，整體的負載相對較大，很多高壓電纜在較長時間內一直屬于過載的問題，導致容易出現各種類型的事故。

(2)井下供電系統出現的低壓線路故障

在煤礦內一些低壓供電系統中，由于受到技術、開采成本等多方面因素的影響，很多掘進工作面在具體工作時，所使用到的局部扇風機，相對于標準化的要求有著較大的差距，例如，當前很多扇風機并沒有使用專用電纜線路進行供電，特別是在其中有風機供電出現問題之后，帶來的影響范圍非常大，給整個煤礦生產的安全性也帶來了較大的威脅。

2.提升煤礦井下供電系統運行質效的相關措施

(1)選擇使用動態無功補償技術措施

隨著煤礦井下機械化程度的不斷增加，大量供電線路的持續延伸，各種感性負荷和實際的供電電源之間產生著較大的無功功率，對井下供電質量帶來較大的負面影響，甚至會影響到煤礦井下的正常生產，這種情況在采煤工作面非常突出。而選擇使用動態無功補償技術措施，可較好解決這個問題。在具體實施時，煤礦企業可選擇使用SVG動態無功補償裝置，該裝置的核心為三相大功率電壓逆變器，供電系統通過電抗器實現與SVG裝置的連接，因此，SVG裝置和系統電壓實現了同相、同頻，操作人員在實際操作時，可通過對電流、電壓之間的幅值進行調整的方式，對輸出功率的性質及容量實現精準把控，如果出現了系統電壓整體的幅值相對較高的問題時，輸出功率表現為無功，反之，則表現出輸出感性無功。SVG裝置通過控制器運算之后，產生補償電流，該電流與諧波電流、無功電流等方向表現出相反、大小表現出相等，這就得到補償電流與負載電流中的無功成分或諧波成分相抵消，最終可實現將諧波有效濾除或者在系統側實現有源補償無功功率的目標。圖1為SVG等效電路及工作原理圖。從SVG裝置在煤礦井下供電系統運行情況來看，取得了較好的應用效果，其可以提供出從感性到容性的無功功率補償，在運行的過程中沒有諧波產生，同時還有著較好的諧波補償功能，響應的時間也非常短，閃變抑制的效果也相對較好。

圖1 SVG等效電路及工作原理圖

(2)有效解決井下供電系統高壓防爆開關故障

為有效提升煤礦高壓系統線路運行的穩定性與安全性，全面保證高壓防爆開關運行的質量和效率非常關鍵。煤礦企業在具體選擇高壓開關時，選擇使用的開關所具備的斷流容量，相對于變電所母線所具備的短路容量應當較高，對供電變壓器采用分立的方式設置的，在變壓器的高壓側腔體蓋與低壓側腔體蓋，技術人員均應當設置連鎖開關，推動接點在高壓開關監視回路中實現有效的串接，若在具體使用中出現了變壓器高壓側與低壓側腔體蓋開關及高壓橡套電纜有斷開的問題時，在供電線路的高壓開關能夠實現及時的跳閘，對整個線路實現較好的保護。此外，技術人員應當嚴格根據《煤礦安全規程》的要求，對高壓線路中使用的高壓防爆開關開展耐壓試驗，防止在高壓線路運行的過程中出現擊穿“放炮”的問題，減少線路出現短路的概率。同時，技術人員應加強對高壓防爆開關運行的維護、檢修及保養工作，特別是高壓開關運行過程中負荷出現了變化之后，對高壓開關的保護裝置具體設置的參數應當進行重新的整定與計算，并按照要求進行定期的檢修。

(3)有效解決高壓線路故障

針對井下供電系統中高壓線路存在的問題，全面解決高壓線路容易出現的故障非常關鍵。在具體實施時，在對各種類型的固定場所進行電纜的鋪設時，技術人員應當選擇聚氯乙烯絕緣電纜等，對于其他類型的新型高絕緣電纜也應當結合實際情況選擇使用。此外，選擇使用的電纜載流量應當達到設備的實際使用要求，并根據實際情況，設定有對應的富余系數，這對于保證高壓線路運行的可靠性是非常關鍵的。

(4)有效解決井下供電系統中低壓供電系統故障

充分考慮到在井下供電系統中出現的各種類型的低壓系統故障，全面做好對低壓供電系統故障的維修與排除工作非常關鍵。在具體實施中，針對低壓供電系統常出現的局扇供電問題，技術人員應當設置局部通風機使用的專用變壓器和備用電源，分布在不同母線段，在進行開關整定與電源容量設定時，應全面統籌考慮，確保供電量能夠達到局部通風機的使用，還應達到其他方面使用負荷的具體要求，從而使得局部通風機可以取得正常運行的效果，若為專用的供電線路，技術人員應當盡量采取選擇漏電保護的方式，更好保證局部線路運行的安全性。對于局部通風在進行設置時，通風專用變壓器中使用的低壓分支開關，技術人員應當安裝低壓選漏裝置，根據《煤礦安全規程》中的相關規定開展定期的試驗，這對于降低線路出現漏電問題的概率較為明顯。此外，對于低壓供電線路中，出現的防爆電器問題，技術人員應當結合實際，對防爆電器開蓋進行針對性的檢查工作，在特殊情況下，可采取更換負荷的方式，嚴格按照《煤礦安全規程》中的相關規定，技術人員不能帶電對設備進行檢修，在搬遷電氣設備時，也不能帶電操作，在具體操作時，技術人員不能在帶電的情況下，將電器設備隔爆外殼打開，這需要操作人員有著較高的安全意識。

(5)完善煤礦井下繼電設施保護系統

由于當前煤礦井下供電情況相對于先前更加復雜，使用到的各種類型的電器設備越來越多，對繼電設施保護系統進行完善對于更好保證供電系統的安全性非常關鍵。在具體實施中，對煤礦井下當前使用的高壓控制設施，特別是各種類型的高壓動力設施，均應當嚴格按照規定的負荷設置負荷數值，同時也需要根據規定加入對應的保護功能，例如欠壓保護、短路保護等。同時，從井下各個作業環節的實際情況出發，對保護等級、用電負荷、用電頻率等進行針對性的設計，實現對井下供電系統所采取的繼電保護方案進行針對性的優化。此外，對當前取得較好繼電保護效果的設備與技術應當最大限度的使用，更好提升井下供電的穩定性與可靠性，降低事故出現的概率。

(6)全面做好井下供電系統檢修維護工作

從井下所使用的電氣設備實際功率容量作為基準，針對性開展供電系統匹配性全面檢查。對出現的不合時宜的情況，必須進行針對性的供電系統升級改造，防止出現“小馬拉大車”的問題，保證供電系統的供電質量。同時，對供電系統的整體檢修情況，健全完善檢修工作計劃，及時有效的將出現老化的設備全面剔除，更好保證煤礦供電系統運行的穩定性和安全性。

3.結束語

綜上分析，全面保證煤礦井下供電系統運行的安全性，對于保證煤礦整體的工作質量與效率非常關鍵，但是井下供電系統存在的各種類型的問題，不僅帶來了較大的安全隱患，也給煤礦井下生產整體的運行質量和效率帶來了較大的負面影響。因此，這就需要煤礦企業全面認識到解決好井下供電系統運行中存在各類問題的重要性，切實結合井下供配電系統運行實際，采取針對性的措施，推動井下供配電系統取得較好的工作質效。