關(guān)于礦井供電系統(tǒng)安全可靠性的研究

【摘要】隨著我國礦井自動化、信息化水平的提高，礦井的供電系統(tǒng)的工作環(huán)境也越來越復(fù)雜，礦井作業(yè)時應(yīng)動態(tài)調(diào)整供電系統(tǒng)的構(gòu)架，以提高其安全可靠性。文中，筆者分析了礦井電系統(tǒng)的基本要求以及我國目前礦井供電系統(tǒng)中存在的問題，且研究了提高礦井供電系統(tǒng)安全可靠性的措施。

【關(guān)鍵詞】礦井；供電系統(tǒng)；安全性；可靠性

眾所周知，我國煤炭資源開采大多是在井下進(jìn)行，其特殊的開采空間、煤層結(jié)構(gòu)使得煤礦井下環(huán)境十分惡劣。而電力是礦井工作不可缺少的動力，礦井供電系統(tǒng)的安全可靠性作為礦井作業(yè)的命脈，不僅關(guān)乎礦井工作人員的生命財產(chǎn)安全，也關(guān)系到礦井的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)力問題，應(yīng)加大對其的研究和投入力度。

1、礦井供電系統(tǒng)的基本要求

礦井供電系統(tǒng)要滿足一定要求才能正常實(shí)現(xiàn)其功能。首先，礦井要具備基本的兩回路電源線路，兩回路電源線路能夠保證礦井生產(chǎn)安全，以及礦井用電的連續(xù)性，每一條電源線路都要保證，當(dāng)另一條回路出現(xiàn)故障或不能正常供電時，能夠獨(dú)立擔(dān)負(fù)礦井的供電工作。其次，井下供電的作業(yè)方式，要堅決禁止由地面中性點(diǎn)直接接地的變壓器向井下供電，井下配電變壓器中性點(diǎn)杜絕接地。最后，嚴(yán)格遵照標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行配置井下配電電壓等，高壓不能超過10kV，低壓不能超過1400V，信號、手電鉆、綜保等不能超過127V。

2、我國礦井供電系統(tǒng)存在的問題

隨著煤炭、電力行業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，煤礦的煤炭產(chǎn)量逐漸加大，功率較大的運(yùn)輸設(shè)備和采煤機(jī)組的不斷應(yīng)用，導(dǎo)致煤礦井下供電系統(tǒng)負(fù)荷的大大增加，另外變流裝置的廣泛應(yīng)用也給電網(wǎng)增加了諧波含量，還有礦井電網(wǎng)中存在的如保護(hù)定值配合問題，系統(tǒng)諧振問題，供電線路過長引起的井下壓降過大等問題的出現(xiàn)，也對礦井電網(wǎng)的供電可靠性提出了更高的要求。礦井供電系統(tǒng)中，采用防爆型和增安型電氣設(shè)備，能夠大幅度的提高供電系統(tǒng)的安全水平。但是，在大多數(shù)礦井下供電系統(tǒng)存在著一些問題，如負(fù)荷分配不均、設(shè)備型號不匹配等，為礦井下的用電安全帶來很大隱患。

2.1主變壓器容量不足

井下用電的負(fù)荷容量遠(yuǎn)大于供電系統(tǒng)的設(shè)計容量，使變壓器長期運(yùn)行在超負(fù)荷的工作狀態(tài)，很容易導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)過熱、老化、供電電纜過熱燃燒等狀況，使得礦井的供電系統(tǒng)存在安全隱患，導(dǎo)致事故的發(fā)生，嚴(yán)重者可能會造成人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。此外，過負(fù)荷運(yùn)行，使變壓器長期工作在低效的環(huán)境下，降低了供電系統(tǒng)的供電可靠性、供電質(zhì)量。

2.2供電電能質(zhì)量水平較低

隨著采礦技術(shù)的進(jìn)步，礦井下機(jī)電設(shè)備不斷完善，大量高自動化水平的設(shè)備應(yīng)用其中，大幅度的提高了采礦技術(shù)的水平，但是，大量變頻整流設(shè)備，如軟啟動智能控制系統(tǒng)、變頻調(diào)速控制系統(tǒng)等應(yīng)用于井下，它們正常工作產(chǎn)生的諧波分量，會直接影響礦井的低壓供電系統(tǒng)，破壞井下配電網(wǎng)有功和無功間的平衡，不但影響井下設(shè)備的正常運(yùn)行，還可能導(dǎo)致井下各類繼電保護(hù)和在線檢測系統(tǒng)出現(xiàn)“誤動”、“拒動”，降低了礦井供電系統(tǒng)的安全可靠性。

2.3礦井供電系統(tǒng)在線安全監(jiān)測系統(tǒng)自動化水平較低

由于礦井建設(shè)時，受到建設(shè)水平、資金等因素的制約，很多礦井沒有配置安全實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，或者在線安全監(jiān)測系統(tǒng)的自動化水平較低，導(dǎo)致井下的綜合運(yùn)行數(shù)據(jù)信息不能實(shí)時的反饋回地面，地面上供電系統(tǒng)地操作人員不能實(shí)時的掌握供電系統(tǒng)的運(yùn)行情況，無法對井下供電系統(tǒng)存在的故障進(jìn)行檢測和控制，這也是導(dǎo)致事故發(fā)生的一個因素。

2.4防爆電器自身防爆性能不符合規(guī)范要求

在實(shí)際生產(chǎn)中，一些企業(yè)和礦井因?yàn)橘Y金短缺或安全意識缺失，應(yīng)用一些國家已經(jīng)頒布相關(guān)文件命令禁止使用的分支線路開關(guān)，這些開關(guān)在使用中會產(chǎn)生較大能量的電弧，嚴(yán)重威脅著礦井供電系統(tǒng)的安全可靠性，同時也威脅著井下作業(yè)員工的人身財產(chǎn)安全。

3、提高礦井供電系統(tǒng)安全可靠性的措施

3.1構(gòu)筑合理的井下工作系統(tǒng)

構(gòu)筑合理可靠的供配電系統(tǒng)是礦井開采可靠安全、經(jīng)濟(jì)節(jié)能的重要保障，任何回路都能夠獨(dú)立承擔(dān)用電負(fù)荷，井下工作進(jìn)行時，還要及時調(diào)整，使其調(diào)整為能夠應(yīng)對開采的供電結(jié)構(gòu)，動態(tài)優(yōu)化內(nèi)部配電線路結(jié)構(gòu)，既能夠減少不必要的用電浪費(fèi)，還能夠提高供電系統(tǒng)的安全可靠性。

3.2選用較為先進(jìn)的動態(tài)無功補(bǔ)償及消諧裝置

選用較為先進(jìn)的動態(tài)無功補(bǔ)償、消協(xié)裝置，能夠提高井下供電系統(tǒng)的可靠性和供電質(zhì)量，提高設(shè)備的用電效率，為井下各用電設(shè)備優(yōu)越的電能資源還能夠抑制井下各設(shè)備運(yùn)行時產(chǎn)生的高次諧波分量，減少諧波對供配電網(wǎng)的沖擊，保證各設(shè)備高效穩(wěn)定的運(yùn)行，同時能夠延長設(shè)備壽命。

3.3構(gòu)筑完善的井下供電系統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)

在進(jìn)行完善井下供電系統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的工作時，應(yīng)結(jié)合閉鎖和選擇性斷電控制技術(shù)，為井下供電系統(tǒng)的安全提供技術(shù)支持，保證井下的機(jī)電設(shè)備能夠高效、安全、穩(wěn)定、節(jié)能地進(jìn)行開采作業(yè)，同時應(yīng)用此技術(shù)還能夠解決井下工作人員操作失誤的事故發(fā)生，從而提高礦井供電系統(tǒng)的防火防爆性能。

3.4配置先進(jìn)供電安全實(shí)時在線監(jiān)測系統(tǒng)

對于供電系統(tǒng)中存在安全隱患、高能耗、使用年限已過等的設(shè)備應(yīng)該淘汰，且重新進(jìn)行設(shè)備配置，礦井應(yīng)在此項(xiàng)目上加大投資比重，引進(jìn)先進(jìn)的供電安全實(shí)時在線檢測系統(tǒng)，對供電設(shè)備的安全運(yùn)行進(jìn)行實(shí)施觀測，及時檢測故障，排除隱患，使礦井運(yùn)行在安全可靠的供電環(huán)境下。

4、結(jié)語

礦井供電系統(tǒng)的工作運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜多變，提高供電系統(tǒng)的安全可靠性將是一個需要長期持久研究的課題，改善礦井供電系統(tǒng)安全可靠性的現(xiàn)狀，應(yīng)該結(jié)合多方面因素，縱觀實(shí)際情況，結(jié)合人力、財力、物力等綜合協(xié)調(diào)考慮，制定完善可靠的供電系統(tǒng)構(gòu)架，保證井下開采安全可靠、穩(wěn)定高效的進(jìn)行。