煤礦電力系統安全運行中存在的問題及管理核心研究

何俊

國家工業發展對煤礦需求增大，各煤礦企業不斷提高開采效率，電力系統安全運行為煤礦生產提供了必要保障。受多方因素影響，實際生產中電力系統管理和運行依舊存在不足，成為遺留在煤礦生產中的重大安全隱患。本文將從煤礦生產實際出發，探尋電力系統安全問題，提出高效的運行管理措施，為相關技術人員提供技術參考，確保電力系統安全運行，推動我國煤炭事業長期穩定發展。

煤礦 電力系統安全運行 存在問題 管理

Research on Problems and Management Core in Safe Operation of Coal Mine Power System

HE Jun

（Northern Shaanxi Mining Zhangjiamao Co.， Ltd.， Yulin， Shaanxi Province， 719316 China）

Abstract： National industrial development has increased the demand for coal mines， coal mining enterprises continue to improve mining efficiency， and the safe operation of power system provides necessary guarantee for coal mine production. Affected by many factors， there are still deficiencies in the management and operation of power system in actual production， which has become a major potential safety hazard left in coal mine production. This paper will start from the reality of coal mine production， explore the safety problems of power system， put forward efficient operation management measures， provide technical reference for relevant technicians， ensure the safe operation of power system， and promote the long-term and stable development of China's coal industry.

Key Words： Coal mine; Safe operation of power system; Existing problems; Administration

隨著市場經濟迅速發展，我國國民經濟生產總值不斷提高，居民生活水平顯著提高，煤炭資源在居民生活、社會生產以及工業制造等方面起著重要作用，需求量隨著社會發展不斷增加，生產技術要求逐漸增高，電力系統成為維持煤礦生產效率不可或缺的技術手段，大多數煤礦開采企業引入了大功率采煤機和輸送設備以提高生產效率，傳統電力系統很難保證煤礦開采的穩定性和安全性，這就對供電系統提出了新要求。

現階段，國內煤礦需求量遠超過煤礦開采量，煤礦企業電力系統很難滿足實際工作需求，在運行過程中電力系統常處于超負荷狀態，存在諸多安全隱患，嚴重威脅到檢修人員的生命健康。另外，長時間使用大功率開采設備，容易出現發熱問題，造成設備損毀或降低使用壽命，部分儀器受溫度影響需要加大燃料供應，這將導致企業生產成本增加。因此，煤礦企業必須加大電力系統安全運行管理力度。

所謂安全是指在煤礦開采時，電力系統、工作環境以及設備運行均處于安全穩定狀態，主要體現在如下兩方面：（1）防止電力系統設備和線路發生故障，出現漏電問題導致礦井煤塵或瓦斯發生爆炸;（2）要保障施工人員井下工作安全性，防止設備故障造成作業人員傷亡，例如，電路發生漏電會導致作業人員觸電。

所謂可靠性是指電力系統下的相關設備或者資源傳輸線路能夠長期處于穩定傳輸狀態，保證礦井生產工作穩定進行，大多數煤礦企業選擇利用雙電源運行模式保障供電可靠性，如果其中一個電源發生故障，電力系統并不會停止工作，而是通過另一側電源維持正常電能輸出，有效降低發生傷亡的概率，提高工作效能。

由于煤礦企業在開采過程中存在資源消耗，煤礦電力系統經濟性常體現在如下幾個方面：（1）企業可以通過控制電力系統相關設備能源消耗直接降低使用成本，加強供電設備日常養護工作，延長儀器使用壽命，降低設備維修和換購費用;（2）嚴格控制施工條件，選用恰當的設備完成任務，降低供電設備內部金屬材料消耗;（3）強化供電系統建設質量，定期完成維護升級工作，減少項目資金投入。

煤礦電力系統不僅能夠為開采設備傳輸電能，還能保證電力傳輸質量、減少設備消耗。眾所周知，大多數電力設備都具備額定電壓，當達到額定電壓時，設備運行效率最高，但在實際運行中，受外界環境影響和自身條件制約，很難保證實際電壓與額定電壓保持一致，會產生一定的電壓偏差。如果額定電壓高于實際電壓時，電力系統設備運行電流會增大，設備逐漸發熱，若未及時進行散熱處理，將會降低設備使用壽命，減少使用效能，甚至會造成電力系統崩潰等問題發生。

電力系統在煤礦生產中發揮著重要作用，系統運行管理質量高低關乎著電力傳輸的安全性、經濟性以及穩定性，直接影響開采效率。因此，煤礦電力系統安全運行具有重要的現實意義。在實際工作中，受多方面因素影響，對系統運行管理起到制約作用，存在以下問題。

由于煤礦產業特殊，生產安全性要求嚴格，要求在電力傳輸過程中保證系統的穩定性和連續性。為了方便企業管理可以將不同供電對象進行分類，監督分塊、獨立管理機制，完成系統管控。目前，煤礦企業將系統負荷分為3類：首先是一級負荷網絡，該級負荷影響性最強，一旦出現斷電問題將造成大規模人員傷亡和機械設備損壞，使企業出現不可估量的經濟損失和惡劣的社會影響，所以應將其設為重點管理。其次是二級負荷網絡，該級問題嚴重性較低，依舊會影響煤礦企業正常生產效率，打破生產持續性。最后是三級負荷網絡，該級包括一級、二級負荷外的所有負荷情況，例如辦公、監控網絡。

調查發現，企業關注點更側重一級負荷，對于其他兩級系統運行安全管理不夠嚴格，甚至不管理，雖然二級、三級負荷危害較小，并不代表不存在危害，如果生產中不發生特大事故，而小問題頻發，同樣會造成總體工程效率降低。信息時代的發展不僅提供了技術優化手段，更提供了數據管理手段，綜合管理平臺已成為電力系統數據檢測、篩查、管理的重要手段，企業應結合時代發展和自身需求，合理協調二、三級負荷網絡管理。

我國地理環境特殊，地質條件復雜，隨著國家發展，煤炭資源用量增加，國內煤炭行業不斷加大開采力度，地表及淺土處煤礦資源量少，需要煤礦企業加深開采強度和深度，采礦員工作區域距離礦井口或掘進面的距離越來越大，為保證地下開采作業能夠順利開展，需要增加井下動力源供應線長度，隨著深度增加，開采難度增大，開采設備和選用規格不斷增加，井下電纜選用不合理，最終導致井下電網負擔過高。有研究表明，這種低壓長距離傳輸線和不符合開采現狀的電纜線是造成電力系統故障的重要原因，嚴重的可能出現瓦斯爆炸，在一定程度上造成企業成本提高，安全性降低。

部分礦場企業屬于低成本創業，所以在前期建設上受資金和科學水平約束，大部煤礦企業缺少全面的安全監控系統，這就導致地下環境監控難度增大，很多供電網絡數據和運行狀態不能及時反饋到地上工作人員手中，一些環境特殊的礦場工作人員不能及時獲得實際運行數據，了解地下情況，很難完成電力系統安全隱患的排查，遺留了潛在的安全隱患。

為了保護煤礦電力系統設備，煤礦企業常采用過流保護、接地保護以及漏電保護3種防護手段。煤炭開采過程中地質環境復雜多變，在一定程度上影響電力系統運行情況，所以選擇恰當的電力保護裝置至關重要。如果保護裝置發生失靈問題有可能造成設備數據無變化或無故障誤跳或故障跳閘不精準，如果瓦斯排放裝置或排水裝置等其他裝置出現故障，有可能發生重大安全事故，造成大量的經濟損失，帶來惡劣的社會影響。

近年來，工業化迅速發展，受市場影響，煤礦企業開采力度飛速提升，導致實際煤礦開采情況遠大于預期負載設計，大功率設備引進加劇了原電網承受能力。由于開采現場環境特殊，電力系統整改比較復雜，需要投入大量整改資金，部分企業選擇繼續沿用原始電網，直接引用大功率工作設備，主變電所變壓器長期處于高負載運行，運行過程中不斷產熱，絕緣材料老化，直接影響變電器使用壽命或運行能力，嚴重的甚至發生火災。

煤礦企業在實際電力系統管理過程中需要根據對象類別進行分類，分清結構主次，要結合工程實際與相關管理標準，制定安全可靠的供電管理措施。

在電路系統供電電源設計上應該選用雙回路電源線路。為保證該設計有效，需要選擇不同廠家的電源，當一個電源發生故障時，能夠立即啟用另一電源作為電源供應起點。由于一級負荷安全要求更高，所以要保證礦井內部雙回路電源連接單一，不分接其他電荷。礦企業不具備采用雙回路電源的條件時，應該根據情況設計備用電源使用方案，且盡量與主電源保持相同環境，當主電源出現故障后，備用電源能夠順利啟動電力系統。

對于二、三級負荷供電應采用分路控制模式，在重要設備保護上采用同一級負荷同樣的措施，當電力發生故障時能夠實現基本功能。在電氣自動化系統管理的煤礦生產中，要充分考慮自動化系統的用電安全，降低電力系統故障對自動化系統的影響，確保相關功能能夠正常實現。

為提高電力系統的穩定性和可靠性，需增設必要的繼電保護裝置，提高系統保護能力和自主性，保證系統的可靠性和高效性。

加強對高壓電動機、變壓器等設備的短路、超負荷保護電路設計;加強井下變電所、移動配電設備以及配電饋線的短路、過載以及漏電防護工作;在低壓設備上完成短路、過載以及遠程操作等保護電路設計。

在相關保護裝置設計上盡可能采用三相短路電流完成保護裝置的分判能力和穩定性的校驗工作。另外，要保證變電器容量滿足電力系統最大電容設備啟動需求。

由于煤礦開采工作難度較大，環境復雜多變。因此，政府部門、礦區供電電力企業以及煤礦企業務必結合工程建筑標準、相關工程實例建立突發事故應急預案，要求具備聯動處理機制，定期開展安全演練工作，加強員工思想建設，讓員工樹立正確的自我保護意識。煤礦開采場地應盡可能設立雙回路供電系統，主變電器出現故障，備用電源能夠立即投入到工作當中，企業要充分考慮本礦場地理位置、容易發生的安全事故，要建立科學、合理、全面的停電應急預案，方便人員快速撤離事故現場，增強礦井安全性。在事故現場處理完畢后，檢測瓦斯設備是否損壞，待工作環境內部瓦斯含量符合工程標準后再通電。

時代在不斷發展，煤炭需求量持續增大，煤礦開采環境更加苛刻，為滿足日常開采工作的高效完成，需要及時引進新技術、新設備，定期完成軟件更新工作，只有不斷優化電力系統，才能夠確保其穩定性和可靠性。因此，企業需要加大后期技術和設備的資金投入，定期完成設備養護和檢修工作，及時更換老化設備或部件，建立科學合理的檢修方案。另外，要根據檢修規模合理分配管理技術人員，定期完成人員技術培訓和考核，上崗人員必須通過特定考試，企業應不斷強調安全要點，防止員工發生安全事故，可以通過嚴格的招聘考核制度，選拔專業能力強、職業素養高的綜合型人才，定期開展經驗交流會，建立完善的交流平臺，將容易造成事故的問題進行分享交流，工作中時刻謹記、相互提醒，打造一支專業能力強的管理維護團隊，保障電力系統運行安全有效。

通過上述分析，現階段我國為了滿足各行業需求，不斷推動煤礦產業發展，提升煤礦開采效率，如果電力系統不滿足相關標準或未及時完成相關檢測工作，有可能提高事故發生頻次，因此，加強煤礦電力系統管理勢在必行，只有不斷優化企業現行設備管理和監督制度、加強技術人員職業素養和專業技能、及時完成檢修工作，才能有效提高開采效率和保證系統運行穩定性，實現煤礦企業的安全穩定發展，促進社會發展。