煤礦供電安全問(wèn)題分析及改進(jìn)措施

宋文斌

(大同煤礦集團(tuán)公司同生峪溝煤業(yè)有限公司)

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煤礦供電安全問(wèn)題分析及改進(jìn)措施

宋文斌

(大同煤礦集團(tuán)公司同生峪溝煤業(yè)有限公司)

摘要煤礦供電系統(tǒng)存在的安全問(wèn)題依然是影響煤礦安全生產(chǎn)的重要因素，針對(duì)現(xiàn)階段煤礦供電系統(tǒng)存在的安全問(wèn)題，提出了井下供電系統(tǒng)的優(yōu)化方案，并就提高煤礦供電安全可靠性的具體措施進(jìn)行了探討，對(duì)于確保煤礦供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞煤礦供電系統(tǒng)安全問(wèn)題優(yōu)化方案措施

煤礦生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境惡劣，且作業(yè)空間內(nèi)存在瓦斯、煤塵等易爆物質(zhì)，如果供電系統(tǒng)不合理，出現(xiàn)漏電等現(xiàn)象，勢(shì)必引發(fā)嚴(yán)重的煤礦安全事故[1-2]。為此，有必要針對(duì)煤礦供電系統(tǒng)存在的安全問(wèn)題，結(jié)合煤礦供電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，采取有效的安全技術(shù)措施，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)供電設(shè)備更新與維護(hù)方面的投入，為井下安全生產(chǎn)提供保障。

1問(wèn)題分析

1.1供電電源不合理

煤礦在生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)于礦井內(nèi)的通風(fēng)機(jī)、承載礦工的提升機(jī)和主排水泵等屬于同一類(lèi)負(fù)荷的設(shè)備，須要確保安全、可靠的供電[3]。主通風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行是避免瓦斯事故的必要條件，立井提升系統(tǒng)持續(xù)供電是井下遇險(xiǎn)逃生的重要保障，礦井排水系統(tǒng)的正常工作是井下正常生產(chǎn)的重要條件，以上設(shè)備均需確保安全供電。電源線(xiàn)路設(shè)置不合理是供電安全隱患出現(xiàn)的主要原因?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定：確保礦井供電的電源線(xiàn)路有2個(gè)回路，當(dāng)任一回路發(fā)生故障無(wú)法正常供電時(shí)，另一回路應(yīng)能滿(mǎn)足礦井供電需求?！睹旱V安全生產(chǎn)基本條件》規(guī)定：礦井須保證供電系統(tǒng)為雙回路電源線(xiàn)路，雙回路電源線(xiàn)路應(yīng)分別從2個(gè)或2個(gè)以上不同的電力網(wǎng)輸出。但目前仍有相當(dāng)一部分礦井在生產(chǎn)過(guò)程中，未嚴(yán)格執(zhí)行上述規(guī)定，特別一些自身建有發(fā)電廠(chǎng)的煤礦，為降低生產(chǎn)成本，常由同一區(qū)域的變電所或發(fā)電廠(chǎng)輸出雙回路電源線(xiàn)路，易導(dǎo)致雙電源同時(shí)失效，引發(fā)礦井事故。2005年，某煤礦發(fā)電廠(chǎng)便發(fā)生了類(lèi)似事故，該煤礦的供電系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為從同一發(fā)電廠(chǎng)的不同母線(xiàn)段輸出雙回路電源線(xiàn)路，當(dāng)發(fā)電廠(chǎng)的1條母線(xiàn)進(jìn)行檢修時(shí)，電源線(xiàn)路從1條母線(xiàn)倒至另1條母線(xiàn)，由于待倒至的母線(xiàn)支持瓷瓶絕緣發(fā)生損壞，導(dǎo)致變電所繼電保護(hù)動(dòng)作，發(fā)電廠(chǎng)內(nèi)的1臺(tái)發(fā)電機(jī)組解列，5 對(duì)由該母線(xiàn)供電的線(xiàn)路全部停止，直接導(dǎo)致該礦區(qū)停止供電21 min。

1.2實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)化水平低

由于受成本及技術(shù)水平的影響，相當(dāng)一部分煤礦未對(duì)井下低壓供電系統(tǒng)配備合適的在線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)[4]。雖然近年來(lái)，一些大中型煤礦完善了井下供電檢測(cè)系統(tǒng)，但仍有部分小型煤礦僅使用傳統(tǒng)的或自動(dòng)化水平較低的監(jiān)控系統(tǒng)，無(wú)法將井下供電系統(tǒng)的運(yùn)行情況及時(shí)地反饋至地面調(diào)度部門(mén)，若不及時(shí)消除存在的安全隱患，則易演化為事故，威脅井下礦工的生命安全。

1.3井下長(zhǎng)距離輸電能力不足

隨著煤礦機(jī)械化程度的不斷提高和管理的不斷完善，煤礦的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，隨之回采巷道和掘進(jìn)巷道的走向長(zhǎng)度不斷增加，如此便對(duì)井下的供電線(xiàn)路提出了更高要求。該類(lèi)由于采掘巷道的增長(zhǎng)而提出的低壓超長(zhǎng)距離供電方式往往成為瓦斯、煤塵爆炸和電氣設(shè)備損毀等事故發(fā)生的重要原因之一。電纜截面較小，電機(jī)非正常啟動(dòng)和使用傳統(tǒng)的饋電設(shè)備是導(dǎo)致低壓超長(zhǎng)距離供電方式存在安全隱患的主要因素。

1.4供電系統(tǒng)負(fù)荷容量過(guò)大

目前，煤礦原設(shè)計(jì)供電容量遠(yuǎn)小于供電系統(tǒng)負(fù)荷容量，直接導(dǎo)致主變壓器長(zhǎng)期低效運(yùn)行，不僅降低了電能質(zhì)量，而且極易出現(xiàn)電纜發(fā)熱、變壓器過(guò)熱以及絕緣老化等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致瓦斯爆炸，嚴(yán)重威脅井下安全生產(chǎn)。

1.5防爆型電器設(shè)備不規(guī)范

對(duì)于煤礦安全生產(chǎn)，政府相關(guān)部門(mén)制定了嚴(yán)格的安全管理?xiàng)l例，明確規(guī)定了煤礦井下工作中，嚴(yán)禁使用可能產(chǎn)生能量電弧的分支線(xiàn)路接口或空氣開(kāi)關(guān)等。但現(xiàn)階段仍有部分煤礦忽視該類(lèi)規(guī)定，在防爆型電氣設(shè)備中違規(guī)使用已被禁用的電器設(shè)備元件，為井下作業(yè)埋下了安全隱患，嚴(yán)重影響了煤礦井下供電系統(tǒng)的安全可靠性。

2井下供電系統(tǒng)方案優(yōu)化

(1)裝備2臺(tái)升壓隔離裝置，其中1臺(tái)處于運(yùn)行狀態(tài)，另外1臺(tái)處于帶電備用狀態(tài)，地面變電所通過(guò)升壓隔離裝置向井下采區(qū)作業(yè)面上的動(dòng)力、電器、照明等設(shè)備供電，同時(shí)井下變電所饋電盤(pán)柜提供給通風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)安全電能。

(2)安裝低壓漏電保護(hù)器饋電開(kāi)關(guān)，完善供電系統(tǒng)的漏電保護(hù)體系，實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù)[5-6]。

(3)在井下設(shè)置完善的接地網(wǎng)和接地級(jí)，與接地扁鋼、銅線(xiàn)以及等電位連接體形成完整的保護(hù)接地。

(4)井下交流控制回路的供電是按36 V、電氣設(shè)備按127 V進(jìn)行的，而動(dòng)力電壓等級(jí)的優(yōu)化布設(shè)按機(jī)電設(shè)備功率容量進(jìn)行，即6 300，660，380 V。

(5)繼電保護(hù)系統(tǒng)裝置按設(shè)于電動(dòng)機(jī)內(nèi)的控制箱內(nèi)，用礦用低壓磁力啟動(dòng)器或真空啟動(dòng)器控制高低壓電動(dòng)機(jī)，盡可能避免漏電、過(guò)流和短路等現(xiàn)象的出現(xiàn)。

(6)匯集工作接地與系統(tǒng)接地到井下主接地極，確保接地網(wǎng)構(gòu)成合理。井下供電系統(tǒng)采用帶有安全標(biāo)志的阻燃性電纜。優(yōu)化井下供電系統(tǒng)各部分設(shè)備和操作流程，確保各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)良好。

3提高煤礦供電安全可靠性措施

(1)優(yōu)化煤礦供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在礦井供電系統(tǒng)中，獨(dú)立運(yùn)行每個(gè)分支回路并避免分支中接觸到其他負(fù)荷，根據(jù)礦井的實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整供電結(jié)構(gòu)，減少不必要的過(guò)渡環(huán)節(jié)，提升煤礦供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，降低電能消耗，降低煤礦運(yùn)營(yíng)成本。

(2)引進(jìn)消除諧波裝置及動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置。將兩者引入到供電系統(tǒng)中，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)，避免井下電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的諧波分量對(duì)供電系統(tǒng)的沖擊，為煤礦開(kāi)采電氣設(shè)備的運(yùn)行提供更加優(yōu)質(zhì)的電能，既保證了供電系統(tǒng)運(yùn)行安全又延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，保證了煤礦的經(jīng)濟(jì)效益。

(3)完善繼電保護(hù)系統(tǒng)。應(yīng)用選擇性斷電控制技術(shù)和分級(jí)閉鎖低壓進(jìn)行供電系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)和技術(shù)改造，為礦井提供安全可靠的電能，確保井下各機(jī)電設(shè)備高效穩(wěn)定運(yùn)行，避免人為事故的發(fā)生，從而達(dá)到提高煤礦防火防爆綜合安全水平的目的。

(4)擴(kuò)展在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。將在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配套安裝于煤礦井下供電系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)監(jiān)控供電系統(tǒng)的運(yùn)行情況，將可能存在安全隱患的電氣設(shè)備及時(shí)反饋至地面調(diào)度部門(mén)，便于對(duì)所需的電氣設(shè)備重進(jìn)行新選型和替換。

4結(jié)語(yǔ)

針對(duì)煤礦供電安全問(wèn)題，分別就井下供電系統(tǒng)優(yōu)化方案以及提高煤礦供電安全可靠性措施進(jìn)行了詳細(xì)探討，對(duì)于確保煤礦供電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行、節(jié)約電能，降低運(yùn)營(yíng)成本有一定的借鑒價(jià)值。

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(收稿日期2016-01-13)

宋文斌(1977—)，男，工程師，037041 山西省大同市。