井下安全供電及保護(hù)分析

段曉陽

摘?要：我國正處于社會主義市場經(jīng)濟(jì)的體制下，對煤礦業(yè)的井下安全供電要求也越來越高。本文主要通過對三種煤礦井下安全供電形式進(jìn)行分析，將每一種安全供電方式進(jìn)行優(yōu)缺點對比，與此同時探討煤礦井下安全供電存在的安全隱患以及各種影響因素，并提出了一些可操作保護(hù)措施，可供同行進(jìn)行參考。

關(guān)鍵詞：煤礦;保護(hù);供電?安全;煤礦井下

對于煤礦生產(chǎn)行業(yè)來說，安全生產(chǎn)是煤礦企業(yè)生產(chǎn)效益實現(xiàn)的基礎(chǔ)。據(jù)我國相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國煤礦有1萬2千座以上，煤礦井下安全工作更不容忽視。其中煤礦井下作業(yè)是安全事故發(fā)生機率較高的行業(yè)，因為煤礦生產(chǎn)行業(yè)工作環(huán)境的特殊性，需要大量的爆破、設(shè)備照明以及車輛運輸?shù)容o助。因此對于煤礦生產(chǎn)行業(yè)來說，煤礦井下安全供電是企業(yè)正常安全進(jìn)行生產(chǎn)的重要組織部分之一。

1.礦井安全供電的基本要求

1.1煤礦井下供電需可靠

對于礦井下的正常生產(chǎn)來說，不能夠間斷供電，一旦在煤礦的生產(chǎn)作業(yè)中停止供電，不僅會造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，使得礦井作業(yè)中的重要設(shè)備停止運作，還會導(dǎo)致煤礦井下工作人員的安全受到威脅。為此，保證礦井生產(chǎn)工作安全的進(jìn)行，需要在礦井下工作期間保證連續(xù)不間斷的供電。

1.2煤礦井下供電需安全

電能具有一定的特殊性，在操作使用的過程中，如果稍有疏忽，就有可能會因此導(dǎo)致人員觸電、火災(zāi)、電災(zāi)等類型的事故發(fā)生。煤礦的工作環(huán)境較為特殊，主要都是在煤礦井下作業(yè)，這與在地面上的工作環(huán)境有非常大的區(qū)別，特別是在煤礦井下工作會存在很多危險性的能源和其他化學(xué)氣體，例如瓦斯和粉塵等等，因此在煤礦井下發(fā)生火災(zāi)、人身觸電的可能性比在地面上的工作環(huán)境機率要大很多。因此，煤礦井下的安全供電需要安全、可靠。

1.3煤礦井下供電需有良好的質(zhì)量

煤礦井下供電需要良好的供電質(zhì)量。供電電壓的偏離不能夠超過規(guī)定的安全范圍，供電頻率也不能超過安全規(guī)定范圍內(nèi)的數(shù)額。不然，就會惡化電力設(shè)備的運行情況，甚至?xí)虼藫p壞了電氣設(shè)備。在我國的煤礦生產(chǎn)行業(yè)中，一般的電力設(shè)備中使用的是50赫茲的交流電，電壓和電力的偏差不超過規(guī)定的安全偏差額。

1.4煤礦井下需有足夠的供電能力

在礦井中工作，需要發(fā)電廠提供足夠的井下設(shè)備用電量，還要求礦井中的供電設(shè)備具備足夠的供電能力，以此來滿足煤礦井下的一切用電需求。

1.5供電經(jīng)濟(jì)

滿足上述四個要求后，還要求做到供電系統(tǒng)能夠容易操作、方便使用、電能損壞不高、投資不高、維護(hù)費用低，才能保證煤礦產(chǎn)業(yè)順利進(jìn)行生產(chǎn)工作。

2.煤礦井下供電的現(xiàn)狀

2.1煤礦井下的供電

隨著科技的不斷發(fā)展，礦井供電技術(shù)也不斷的日新月異。一些新型的技術(shù)應(yīng)用在了煤礦井下供電中。例如高低壓選擇性漏電保護(hù)與高壓真空開關(guān)等技術(shù)的應(yīng)用。當(dāng)前一些熱門的話題：“高仿真空化、實現(xiàn)供電采掘分離、供電五項保護(hù)、三專兩閉”等，也是當(dāng)下煤礦井下供電的工作重點。煤礦井下的安全供電是煤礦生產(chǎn)行業(yè)安全作業(yè)的重要組成部分。

2.2煤礦井下的供電現(xiàn)狀

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，自上世紀(jì)70年代初至90年代末，我國礦井中因電氣原因發(fā)生的事故有148起，其中有75起事故是在采煤和挖掘的過程中發(fā)生，62起事故發(fā)生在其他的地方，占煤礦井下發(fā)的是事故機率為48%。因此煤礦井下的供電安全值得煤礦企業(yè)的重視，并根據(jù)相應(yīng)的采掘點制定相關(guān)有效的防護(hù)措施，保證煤礦井下工作人員的生命安全，以及煤礦井下設(shè)備的安全，保證煤礦企業(yè)生產(chǎn)工作的正常進(jìn)行。

2.3用故障樹分析法分析事故進(jìn)行防護(hù)

故障樹分析法指的是以故障結(jié)果進(jìn)行分析，事故發(fā)生的全部原因，尋找到直接導(dǎo)致事故發(fā)生原因，再逐級找出下一級的影響因素，直到找到事故發(fā)生的各種起因，例如：經(jīng)常性的燒電機，工作面電纜被壓迫，煤礦井下甲烷氣體過量，煤礦井下水較大等等。因此，在現(xiàn)實煤礦井下采掘作業(yè)中，需要實現(xiàn)采掘和供電兩者分開作業(yè)，實現(xiàn)高壓真空化等等新型供電技術(shù)。

3.煤礦井下的安全供電方式

就我國當(dāng)前煤礦井下安全供電主要有三種形式：

3.1?IT?安全供電方式

IT供電系統(tǒng)屬于三相三線制系統(tǒng)，在電源中性點不接地的基礎(chǔ)上，將外漏的金屬設(shè)備通過地面通電進(jìn)行供電。當(dāng)供電距離較短時，較適合應(yīng)用IT的供電方式，主要是因為IT供電具有良好的安全性和穩(wěn)定性。

在煤礦井下的作業(yè)中，對供電系統(tǒng)的要求較高，在作業(yè)過程中不能出現(xiàn)斷電的發(fā)生，如果必須要斷電，需要首先滿足煤礦井下通風(fēng)機的供電需求。當(dāng)供電出現(xiàn)短路故障或者漏電的現(xiàn)象發(fā)生，漏電會通過大地形成電壓傳遞，井下工作人員的生命安全也會受到巨大的威脅。因此，在中小型煤礦井下，短距離的供電需求，較適合采用IT供電方式。

3.2?TT?安全供電方式

當(dāng)在煤礦井下發(fā)現(xiàn)漏電的情況時，電流較小，熔斷器無法及時進(jìn)行熔斷，因此需要對漏電保護(hù)器進(jìn)行加固保護(hù)。為了最大程度上保證安全，可以選擇性的進(jìn)行漏電保護(hù)線路系統(tǒng)的配置，一般是由二總線通信接口與分支保護(hù)、總保護(hù)三部分構(gòu)成。

在TT供電系統(tǒng)接地安裝時，需要使用的鋼材較多，并且不能再回收利用。因而，TT這種供電方式在我國當(dāng)前的礦井中使用的氛圍較有限。

3.3?TN?安全供電方式

TN這種供電系統(tǒng)是一種三相電網(wǎng)，主要是以一個中性點接地為供電基礎(chǔ)，電氣設(shè)備因為某些故障致使外殼金屬帶電，造成火線與零線成直線路，因其回路之間的電阻較小，會使回路中電流不經(jīng)意間就會過大，致使熔斷器會被快速的熔斷或者是引起開關(guān)跳閘而切斷電源。

在科技不斷進(jìn)步的今天，TN供電系統(tǒng)又出現(xiàn)了TN-S與TN-C-S、TN-C的三種新型供電方式，其中TN-C-S的線路較為簡單明了，并且具有很高的安全性，目前在我國煤礦進(jìn)行作業(yè)供電系統(tǒng)中廣泛得到應(yīng)用。

4.安全用電的保護(hù)措施

4.1動態(tài)無功補償技術(shù)的應(yīng)用

煤礦的煤礦井下作業(yè)電機的功率較大，因為各種供電線路的限制，致使地面供電系統(tǒng)和大功率電機之間產(chǎn)生大量的無功率現(xiàn)象，使得很大程度上縮小了有用功功率，造成生產(chǎn)效率的降低。動態(tài)無功補償技術(shù)這時成為整個系統(tǒng)中的關(guān)鍵，不但可以滿足電路的供應(yīng)需求，還能夠穩(wěn)定電壓，降低無功功率大量的產(chǎn)生。一般來說，補償位置的不一樣，可以將補償方式為分散補償方式、就地補償方式和集中補償方式三種。

4.1.1集中補償?shù)膽?yīng)用

從位置方面來看，集中補償主要是在變壓器的位置，有時也會出現(xiàn)在高壓降壓器的處。維護(hù)較為簡單，有效的降低了配電網(wǎng)、專用線路和用戶變壓器的無功負(fù)荷，能夠降低電能損耗，其中操作簡單是他的主要優(yōu)點。

4.1.2分散補償?shù)膽?yīng)用

分散補償方式的安裝位置分別有低壓與高壓供電線路兩種，如若將其安裝在低壓線路，應(yīng)該安裝在低壓線路的母線之上，以此來提高功率因數(shù)，降低電流，從而才能夠降低電損。

4.1.3就地補償?shù)膽?yīng)用

將大功率用電機械和補償位置進(jìn)行直接并聯(lián)的補償形式稱為就地補償，在其安裝周圍主要是為了就地供給至電動機。在以上三種補償方式中，節(jié)能功能最好的就是這種就地補償方式。在煤礦井下的供電系統(tǒng)中，線路一般比較長，其中一般位于主要供電線路的終端的都是大功率用電設(shè)備，因此選用就地補償?shù)姆绞?，可以就地有效的做到平衡無功電流，使得供電電壓穩(wěn)定，是我國目前的煤礦井下安全供電系統(tǒng)應(yīng)用較多的補償方式。

4.2一般常見的供電故障及保護(hù)措施

對煤礦生產(chǎn)企業(yè)來說，安全是煤礦企業(yè)生產(chǎn)中的重要的環(huán)節(jié)，而煤礦井下安全供電更是煤礦企業(yè)能夠安全生產(chǎn)的前提條件。

4.2.1?供電故障的類型和形成原因

連接器與高壓線路之間的故障：

特殊的煤礦井下工作環(huán)境造成了金屬的高壓電纜保護(hù)帶經(jīng)常損壞;區(qū)屏器也經(jīng)常會進(jìn)水受潮，導(dǎo)致高壓最后斷電;遭受擠壓的高壓電纜嚴(yán)重變形、嚴(yán)重?fù)p壞等等，最終致使高壓斷電事故的發(fā)生。

開關(guān)柜的故障：因為維護(hù)檢修的不及時，開關(guān)發(fā)生斷相或者錯誤的動作;繼電器動作失靈;導(dǎo)致操作不當(dāng)開關(guān)被損毀

變壓器的故障：在煤礦井的生產(chǎn)中，所有的設(shè)備幾乎都處在滿負(fù)荷工作狀態(tài)之下，導(dǎo)致承擔(dān)供電負(fù)荷的變壓器的容量很難承受過量的負(fù)荷，因此而導(dǎo)致變壓器絕緣破損、過熱等故障問題的發(fā)生，最終導(dǎo)致電火事故的發(fā)生。

4.2.2供電故障的解決措施

這種分級閉鎖選擇性斷電技術(shù)是目前應(yīng)用在礦井安工供電系統(tǒng)中最為廣泛的一種，可以保護(hù)煤礦井下的用電系統(tǒng)的使用安全。它的主要工作原理是將防爆外殼接連腔，經(jīng)過劃分，分成2種：負(fù)載接線箱與電源接線腔。接電工作期間，首先打開負(fù)載接線腔，他的作用是在進(jìn)行防爆結(jié)構(gòu)失暴之前就斷電，使接線腔不帶電;在帶電期間打開接線腔，在上級饋電開關(guān)下，主動將其中的電源斷開，最終使電源接線腔不再帶電。這種方法，能夠保證作業(yè)人員或者維修人員的生命安全，還能夠更好的降低瓦斯爆炸事故的發(fā)生等等。

5.結(jié)語

隨著社會主義市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高科技信息技術(shù)也在不斷的迅猛發(fā)展，我國煤礦生產(chǎn)行業(yè)對技術(shù)的要求也越來越高，煤礦井下供電系統(tǒng)的安全技術(shù)也在不斷的提高，只有在保證了煤礦井下供電安全，才能夠有效的開展煤礦生產(chǎn)，才能夠帶動我國的煤礦業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，以及防止不必要的悲劇發(fā)生，將煤礦企業(yè)的損失降到最低。

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