煤礦變電站運(yùn)行的安全管理及故障處理探究

＊康新挺

（山西三聚盛輸變電工程有限公司 山西 030024）

變電站在我國(guó)礦井生產(chǎn)活動(dòng)中作為重要的設(shè)備設(shè)施，其運(yùn)行的穩(wěn)定性對(duì)于煤礦生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率具有決定性的作用。在變電站的日常運(yùn)行活動(dòng)中，應(yīng)用到了多種類型的設(shè)備設(shè)施，現(xiàn)場(chǎng)要加強(qiáng)對(duì)此類設(shè)備的有效管理，防范變電站中的運(yùn)行故障風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合煤礦變電站在運(yùn)行活動(dòng)中存在的多類型故障問(wèn)題的原因，制定可行的防治策略，提高礦井安全生產(chǎn)的水平。

1.煤礦變電站運(yùn)行的原理

煤礦變電站運(yùn)行是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，變電站工作系統(tǒng)具有一定的綜合性，運(yùn)行過(guò)程中對(duì)于精細(xì)化的要求較高，在變電站的運(yùn)行故障防范和維護(hù)中，要求工作人員明確變電站的運(yùn)行原理，加強(qiáng)有效的故障預(yù)防和故障處理。變電站是改變電壓的場(chǎng)所，在電力系統(tǒng)中作為電力設(shè)施，具有接受電能、分配電能、變換電壓的功能，對(duì)電流的流向進(jìn)行控制，具有調(diào)整電壓的作用。在發(fā)電廠的運(yùn)行過(guò)程中，為了將其中的電能輸送到其他位置，必須要進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，將電壓升高，轉(zhuǎn)變成高壓電之后運(yùn)輸?shù)接脩舾浇俳档碗妷海蒙惦妷旱脑硗瓿勺冸娔繕?biāo)。

該運(yùn)行過(guò)程中，變電站作為必要的設(shè)施，其中應(yīng)用到了開(kāi)關(guān)變壓器等有關(guān)設(shè)備，變壓器是變電站當(dāng)中的核心設(shè)備，其中包括雙繞組變壓器、三繞組變壓器，高低壓運(yùn)行過(guò)程中共用一個(gè)繞組，抽出高壓繞組中間的一個(gè)頭作為變壓器，應(yīng)用到低壓繞組的出線中。電壓高低和繞組的匝數(shù)之間有著密切的關(guān)系，二者呈正比，電流和繞組匝數(shù)之間呈反比關(guān)系。按照作用的不同，對(duì)變壓器進(jìn)行分類，劃分成升壓變壓器、降壓變壓器，升壓變壓器是在電力系統(tǒng)送端變電站中發(fā)揮出穩(wěn)定功能的一項(xiàng)設(shè)備，而降壓變壓器是在受端變電站中應(yīng)用的設(shè)備。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)見(jiàn)圖1。

圖1 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)圖

變壓器的電壓和電力系統(tǒng)的電壓之間應(yīng)具備較強(qiáng)的適應(yīng)性，結(jié)合不同的負(fù)荷情況與需求，要確保電壓合格，通過(guò)切換變壓器分接頭的形式，保證電壓的穩(wěn)定性。電壓互感器和電流互感器在運(yùn)行過(guò)程中和變壓器的運(yùn)行原理相似，互感器可以發(fā)揮出轉(zhuǎn)換的功能，將高電壓設(shè)備母線的運(yùn)行電壓按照一定的規(guī)定比例，變成低電壓和小電流，適用于測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)和控制設(shè)備的運(yùn)行。在額定運(yùn)行情況下，電壓互感器的二次電壓值為100V，電流互感器的二次電流也要達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)值，以1A或5A為規(guī)范參考[1]。

2.煤礦變電站運(yùn)行中的故障類型

（1）操作故障。煤礦變電站的運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的故障涵蓋了操作故障，在日常的地面變電站生產(chǎn)過(guò)程中，由于工作人員出現(xiàn)操作失誤問(wèn)題，將會(huì)引起一系列的操作故障和安全事件風(fēng)險(xiǎn)。工作人員操作不當(dāng)、對(duì)操作規(guī)程不熟悉，將會(huì)增加安全事故問(wèn)題的發(fā)生幾率，例如操作人員在模擬操作的環(huán)節(jié)，輸入開(kāi)關(guān)柜編號(hào)時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)出現(xiàn)誤操作問(wèn)題，在綜合保障裝置的應(yīng)用中，出現(xiàn)傳動(dòng)功能的錯(cuò)誤操作。

在變電站變壓器接線過(guò)程中，出現(xiàn)操作不規(guī)范、接線方式不合格的問(wèn)題，增加了電路短路的幾率，短路后的線路溫度出現(xiàn)過(guò)度升高的情況，會(huì)導(dǎo)致地面變電站難以正常穩(wěn)定的運(yùn)行，出現(xiàn)一系列故障風(fēng)險(xiǎn)。尤其是油箱壓力增加，會(huì)對(duì)煤礦變電站的安全運(yùn)行造成威脅，增加現(xiàn)場(chǎng)安全事故問(wèn)題的發(fā)生幾率。與此同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)的變電站運(yùn)行工作中，工作人員需要接觸多種類型的設(shè)備，變電站的工作性質(zhì)較為特殊，在長(zhǎng)期高負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)生機(jī)械設(shè)備故障問(wèn)題的幾率較高，對(duì)變電站甚至整個(gè)煤礦生產(chǎn)的安全造成了直接的影響。

（2）管理不當(dāng)。在煤礦變電站運(yùn)行的現(xiàn)代化、規(guī)范化建設(shè)和發(fā)展過(guò)程中，煤礦變電站運(yùn)行時(shí)發(fā)生安全事故問(wèn)題的概率顯著增長(zhǎng)，這對(duì)煤礦活動(dòng)的安全生產(chǎn)、高效運(yùn)行產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)也形成了一定程度的限制。煤礦變電站發(fā)生事故問(wèn)題受到了人們的高度重視。但是在具體的生產(chǎn)實(shí)踐中，管理人員工作落實(shí)不到位，缺少對(duì)煤礦變電站安全事故問(wèn)題防范和治理的觀念，管理力度不足，缺少科學(xué)、合理的變電站管理措施，現(xiàn)場(chǎng)的管理方案可操作性有限。

3.煤礦變電站運(yùn)行安全管理及故障防治的要點(diǎn)

（1）檢查線路。在煤礦變電站的日常運(yùn)行活動(dòng)中，加強(qiáng)對(duì)變電站的安全管理和維護(hù)，針對(duì)故障進(jìn)行有效的處理，需要在線路檢查的過(guò)程中，合理保證接線方式連接的科學(xué)性，確保整個(gè)礦井變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性。在整個(gè)礦井供電系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，檢查線路工作是關(guān)鍵的工序，操作人員需要結(jié)合變電站的線路運(yùn)行情況，合理的做好科學(xué)檢查、全面檢查，提高變電站通電線路運(yùn)行的綜合水平、綜合效果，保證其處于安全良好的狀態(tài)下運(yùn)行。在日常檢查變電站的線路過(guò)程中，操作人員需要明確線路合理配置的重要意義，根據(jù)有關(guān)的操作規(guī)程要求來(lái)檢查線路，了解線路的運(yùn)行方式，降低低級(jí)錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)管理不當(dāng)問(wèn)題引起的失誤進(jìn)行有效防范。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，工作人員需要制定應(yīng)急預(yù)案和可行的故障處理措施，防范故障問(wèn)題的進(jìn)一步蔓延，對(duì)于可能發(fā)生的突發(fā)狀況，進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析，制定快速故障搶修的方案，在短時(shí)間內(nèi)維修故障，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備設(shè)施的管理，降低危害程度，確保整個(gè)礦井運(yùn)行的安全性和高效性。工作人員檢查線路時(shí)，要將關(guān)注的重點(diǎn)放在變電站日常運(yùn)行過(guò)程中，檢查線路是否完好，對(duì)于線路中出現(xiàn)的未接地現(xiàn)象要進(jìn)行及時(shí)的改進(jìn)和處理，加強(qiáng)對(duì)線路短路問(wèn)題的防治，確保整個(gè)電路系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，保持變電站的生產(chǎn)安全和生產(chǎn)效益不受影響，數(shù)字式互感器采樣值傳輸流程見(jiàn)圖2[3]。

圖2 數(shù)字式互感器采樣值傳輸流程

（2）變壓器故障處理。在變電站日常運(yùn)行活動(dòng)中，變壓器作為關(guān)鍵的部件之一，決定了變電站的運(yùn)行安全性和運(yùn)行穩(wěn)定性，為了保證變電站能夠長(zhǎng)期處于良好的狀態(tài)下運(yùn)行，工作人員需要及時(shí)處理變壓器的有關(guān)故障問(wèn)題，預(yù)防變壓器故障風(fēng)險(xiǎn)的進(jìn)一步蔓延。在處理變壓器故障問(wèn)題時(shí)，需要從多個(gè)層面制定變壓器故障防治的方案，首先要檢查變壓器的耐受性，因?yàn)樽儔浩魇欠窬哂辛己玫哪褪苄裕谝欢ǔ潭壬现苯記Q定了變壓器的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行效益。

檢查變壓器時(shí)，要保持變壓器的工作環(huán)境穩(wěn)定，具有良好的干燥性、通風(fēng)性效果，要將一定數(shù)量的干燥劑放置在內(nèi)部，定期更換干燥劑，保證煤礦變電站運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，防范安全事故問(wèn)題的發(fā)生，降低事故問(wèn)題的發(fā)生幾率，強(qiáng)化礦井生產(chǎn)活動(dòng)的安全性。還需要定期制定檢查制度，每年檢修變壓器，了解變壓器的運(yùn)行情況，對(duì)故障風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行防治，監(jiān)察瓦斯繼電器。在必要的情況下，可以通過(guò)加裝防護(hù)罩的方式，保護(hù)瓦斯繼電器的運(yùn)行安全性，防止出現(xiàn)外部因素下瓦斯繼電器動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，確保變壓器在運(yùn)行活動(dòng)中不受影響，強(qiáng)化其安全功能，降低安全事故問(wèn)題的發(fā)生幾率。

（3）變電站電容器故障處理。在變電站的運(yùn)行活動(dòng)中，電容器作為容納電荷的器件，有利于保證變電站供電質(zhì)量的可靠性，發(fā)生電容器故障問(wèn)題時(shí)，針對(duì)其中出現(xiàn)的管道破裂、電火花問(wèn)題等要進(jìn)行防治，分析其原因，防范電容器故障問(wèn)題的進(jìn)一步蔓延。例如當(dāng)出現(xiàn)電容器套管爆炸、著火等問(wèn)題時(shí)，需要立即斷開(kāi)電源，使用干式滅火器，緊急進(jìn)行滅火處理。如果出現(xiàn)了電容器保險(xiǎn)熔斷的現(xiàn)象，需要將電源切斷后，用放電處理的方式，檢查電容器的內(nèi)外部情況。發(fā)生短路和跳閘的現(xiàn)象，要放電3min以上，再進(jìn)行電容器外部檢查，了解斷路器電流互感器的電力電纜情況。

（4）無(wú)功補(bǔ)償裝置故障。在變電站中，無(wú)功補(bǔ)償是關(guān)鍵的構(gòu)件之一，其運(yùn)行狀態(tài)和變電站的工作質(zhì)量、運(yùn)行效益息息相關(guān)，檢察無(wú)功補(bǔ)償裝置過(guò)程中，操作人員需要注意加強(qiáng)對(duì)故障問(wèn)題的分析，定期檢查無(wú)功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行情況。注意對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置的外部情況和內(nèi)部運(yùn)行情況加強(qiáng)了解和掌握，對(duì)裝置各個(gè)部位的連接件進(jìn)行檢查，定期做好清潔工作。在啟動(dòng)柜輸入連接、輸出連接、功率柜全部電源輸出連接和輸入連接的檢測(cè)中，需要進(jìn)行詳細(xì)的檢查分析。在無(wú)功補(bǔ)償投入運(yùn)行之后，要用先進(jìn)的設(shè)備設(shè)施，對(duì)內(nèi)部溫度進(jìn)行檢測(cè)和分析，例如使用非接觸式溫度測(cè)量?jī)x器，對(duì)裝置內(nèi)部的溫度進(jìn)行檢查。

測(cè)量涵蓋全部的導(dǎo)電連接處的溫度參數(shù)指標(biāo)，要在采集數(shù)據(jù)信息的過(guò)程中，對(duì)照規(guī)范的溫度要求和標(biāo)準(zhǔn)，合理調(diào)整無(wú)功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行情況。當(dāng)相對(duì)環(huán)境溫度升高值超過(guò)20℃的情況下，需要采取停機(jī)檢測(cè)的方法處理，緊固導(dǎo)電連接的位置和接地線等位置的連接點(diǎn)，在緊固處理中，保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，達(dá)到一定的接觸可靠要求。值得一提的是，對(duì)于室內(nèi)的溫度要加強(qiáng)關(guān)注，室內(nèi)溫度如果超過(guò)了38℃，需要及時(shí)采取降溫處理措施，開(kāi)啟空調(diào)或加強(qiáng)內(nèi)外通風(fēng)，將功率柜柜門(mén)打開(kāi)，利用多種方法降低室內(nèi)溫度。室內(nèi)溫度不超過(guò)20℃時(shí)，需要將功率柜風(fēng)機(jī)停止，當(dāng)室內(nèi)溫度超過(guò)20℃時(shí)，再重新開(kāi)啟功率柜風(fēng)機(jī)，從而確保整個(gè)變電站運(yùn)行具有較高的工作效率和良好的工作質(zhì)量。

（5）直流系統(tǒng)故障處理。在我國(guó)的煤礦生產(chǎn)活動(dòng)中，煤礦變電站的運(yùn)行故障問(wèn)題可以分為多種不同的類型，其中直流系統(tǒng)故障是常見(jiàn)的故障之一，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)此類故障的維護(hù)，在礦井日常的變電站事故防治中，工作人員需要重視直流系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，了解直流系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)直流系統(tǒng)中存在的故障問(wèn)題進(jìn)行早期的防治。在檢查設(shè)備的過(guò)程中，操作人員需要制定詳細(xì)的檢查方案，定期展開(kāi)直流系統(tǒng)的檢測(cè)工作，查看其是否處于穩(wěn)定的狀態(tài)下運(yùn)行。

發(fā)生異常情況時(shí)，操作人員需要以最快的速度將電流切斷，同時(shí)檢查電路回路，明確檢測(cè)內(nèi)容，包括充電回路、信號(hào)回路、備用電源回路、合閘回路、高壓控制回路、照明系統(tǒng)和戶外回路。對(duì)不同回路系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，確保整個(gè)礦井狀態(tài)運(yùn)行的穩(wěn)定性、高效性，降低安全事故問(wèn)題的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)礦井生產(chǎn)活動(dòng)的質(zhì)量和效率。

（6）故障診斷技術(shù)。對(duì)變電站運(yùn)行設(shè)備要進(jìn)行定期的檢測(cè)，了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，制定定期的維護(hù)計(jì)劃，利用故障診斷技術(shù)，提高對(duì)變電站運(yùn)行設(shè)備的診斷水平、診斷效果，對(duì)設(shè)備中存在的潛在隱患問(wèn)題進(jìn)行有效的防治處理。采取有效措施，提高變電站運(yùn)行設(shè)備的故障診斷效率和檢查水平，這對(duì)技術(shù)人員有著較高的要求。技術(shù)人員和工程師需要熟練的運(yùn)用設(shè)備原理知識(shí)，了解設(shè)備構(gòu)成，利用已有經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)的理論知識(shí)基礎(chǔ)，對(duì)維修方案進(jìn)行策劃，提高對(duì)變電運(yùn)行設(shè)備的故障診斷準(zhǔn)確性。該方式有著較高的維修成本，因此在使用頻率不高的設(shè)備中使用。

利用預(yù)知維修的技術(shù)方法，密切的監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，也是診斷變電運(yùn)行設(shè)備故障的一種有效方式，預(yù)知維修可以較早發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛在故障問(wèn)題，明確故障原因，采取有效的處理措施，降低突發(fā)性故障問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)。該方式是一種具有主動(dòng)性的維修方法，對(duì)于工程師的專業(yè)技術(shù)水平同樣具有較高的要求，在設(shè)備的安全性、時(shí)效性方面，要達(dá)到一定的維修技術(shù)水平，才能夠使用預(yù)知維修的措施。在變電站運(yùn)行設(shè)備的故障診斷中，要求技術(shù)人員明確變電站運(yùn)行安全、運(yùn)行穩(wěn)定性的重要作用，合理利用故障診斷技術(shù)，制定故障診斷的計(jì)劃和方案，提高故障診斷的效率。

4.結(jié)論

綜上所述，在我國(guó)的煤礦生產(chǎn)中，煤礦變電站要求管理人員加強(qiáng)對(duì)煤礦變電站安全運(yùn)行、穩(wěn)定性的嚴(yán)格管控，強(qiáng)化對(duì)變電站運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的防范和治理。最大限度的優(yōu)化礦井的生產(chǎn)模式，提高變電站的運(yùn)行質(zhì)量，確保礦井生產(chǎn)活動(dòng)向著安全、高效的方向探索，提高我國(guó)的工業(yè)建設(shè)水平。