淺析煤礦供電及井下電氣技術(shù)

劉磊

摘 要：隨著煤礦規(guī)模及開(kāi)采強(qiáng)度的增加，對(duì)煤礦井下供電設(shè)施及電氣設(shè)備的使用需求不斷增加。這里描述了我國(guó)煤礦發(fā)展及其制約因素的現(xiàn)狀，分析了目前煤礦井下供電系統(tǒng)及電氣設(shè)備所存在的問(wèn)題，提出了煤礦供電系統(tǒng)及電氣設(shè)備安全運(yùn)行與智能管理的改進(jìn)技術(shù)，表明了對(duì)于煤礦供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的合理化建議，為煤礦的發(fā)展及安全有效開(kāi)采提供了技術(shù)的保障。

關(guān)鍵詞：煤礦 供電系統(tǒng) 電氣設(shè)備 改進(jìn)技術(shù)

0 引言

我國(guó)是煤炭生產(chǎn)及消耗大國(guó)，隨著開(kāi)采時(shí)間的增加，目前大部分煤礦面臨著開(kāi)采環(huán)境復(fù)雜，開(kāi)采深度大的難題，由此帶來(lái)了很多地質(zhì)災(zāi)害，我國(guó)許多煤礦屬于高瓦斯礦井，所以瓦斯爆炸、突出等事故頻發(fā)，其中由于供電系統(tǒng)引發(fā)的事故不占少數(shù)，所以煤礦井下供電系統(tǒng)及電氣設(shè)備的安全運(yùn)行是煤礦亟需解決的難題。

煤礦供電系統(tǒng)是煤礦開(kāi)采的主要?jiǎng)恿?lái)源，人力開(kāi)采煤炭的時(shí)代已經(jīng)結(jié)束，煤炭的自動(dòng)化、智能化機(jī)械開(kāi)采不斷發(fā)展，在礦井惡劣的開(kāi)采環(huán)境下，對(duì)井下供電系統(tǒng)及電氣設(shè)備的安全性能和供電能力有了更高的要求。

目前，煤礦的經(jīng)濟(jì)效益處于“寒冬”季節(jié)，所以煤礦要盡最大努力來(lái)減少開(kāi)采成本，在煤炭開(kāi)采過(guò)程中，電能的消耗占據(jù)了很大一部分成本[2]，尤其是在機(jī)械化程度較高的煤礦，包含了運(yùn)輸機(jī)、采煤機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和刮板機(jī)等。

1 煤礦供電系統(tǒng)與電氣設(shè)備所面臨的問(wèn)題

1.1 供電系統(tǒng)

煤礦因供電系統(tǒng)問(wèn)題而發(fā)生不同程度的安全事故屢見(jiàn)不鮮，給煤礦安全生產(chǎn)帶來(lái)了極大的安全隱患，其中包含的主要問(wèn)題如下：

（1）供電距離長(zhǎng)

隨著煤礦的發(fā)展，其開(kāi)采規(guī)模不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致了井下的長(zhǎng)距離電壓輸送，這引發(fā)了兩個(gè)安全問(wèn)題，其一是長(zhǎng)距離電纜的安全，電纜發(fā)熱、電纜絕緣性等；其二是遠(yuǎn)距離端電壓的降低。我們知道，隨著電纜長(zhǎng)度的增加，電壓降值會(huì)隨之增大，導(dǎo)致遠(yuǎn)端饋電現(xiàn)象，而電機(jī)設(shè)備的饋電承受程度有限，在饋電情況下長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行大功率作業(yè)，帶來(lái)了很大的安全隱患。

（2）繼電保護(hù)級(jí)數(shù)多

井下供電系統(tǒng)大多采用的是銅線電纜，阻抗較小，所以各級(jí)之間的電流相差較小，不利于繼電保護(hù)的整定。同時(shí)，繁多的繼電保護(hù)級(jí)數(shù)，每一個(gè)保護(hù)級(jí)需要一個(gè)整定值，往往這個(gè)值的設(shè)定不合理，所以，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，極易發(fā)生越級(jí)跳閘的現(xiàn)象。

（3）供電電源

基于煤礦井下復(fù)雜的地質(zhì)情況，所以《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，礦井應(yīng)具備兩個(gè)回路的電源線路，同時(shí)，兩回路應(yīng)來(lái)自不同的電網(wǎng)或變電站。但是，許多煤礦，不注重這方面的安全問(wèn)題，常常引起因變電站等的檢修而導(dǎo)致煤礦的長(zhǎng)時(shí)間斷電，根據(jù)煤礦安全規(guī)定，如果風(fēng)機(jī)停止供風(fēng)超30min即為重大事故，所以很多煤礦存在電源設(shè)置不合理的現(xiàn)象。

1.2 電氣設(shè)備

（1）電氣設(shè)備陳舊

許多煤礦為節(jié)約成本，長(zhǎng)時(shí)間不更換電氣設(shè)備，導(dǎo)致設(shè)備比較落后，在故障發(fā)生時(shí)不能或不及時(shí)預(yù)警及斷電，因此引發(fā)安全事故。

（2）電氣設(shè)備不符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

同樣也是為了節(jié)約成本，煤礦電氣設(shè)備如：電纜、電閘等截面積不符合供電電流標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致在供電過(guò)程中出現(xiàn)大量發(fā)熱及燒毀等事故，為安全和供電穩(wěn)定性帶來(lái)挑戰(zhàn)。

2 供電及電氣改進(jìn)技術(shù)

2.1 煤礦雙電源供電系統(tǒng)

增加繼電保護(hù)系統(tǒng)，在煤礦的安全生產(chǎn)中，繼電保護(hù)可以有效防止因短路或者各種故障而造成供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的損壞，同時(shí)還可以減少人員傷害和安全事故的發(fā)生。繼電保護(hù)就是監(jiān)測(cè)線路及設(shè)備的異常信息，當(dāng)突發(fā)信息達(dá)到一定值時(shí)，就會(huì)做出判斷，執(zhí)行跳閘或其他保護(hù)措施。

設(shè)計(jì)備用電源自動(dòng)接入裝置，即當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，設(shè)備可以將備用電源自動(dòng)接入，進(jìn)行供電，實(shí)現(xiàn)了供電系統(tǒng)的供電連續(xù)性和穩(wěn)定性，有效保障了用電機(jī)械的不間斷供電。將繼電保護(hù)和自動(dòng)接入裝置同時(shí)應(yīng)用到供電系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)煤礦供電系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 供電設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

基于多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)、光纖網(wǎng)絡(luò)和集成電路形成監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)，用于采集數(shù)據(jù)和信息，并進(jìn)行分析和判斷，最后做出指令。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立，可以有效提高煤礦供電系統(tǒng)的安全性能；提高電力人員對(duì)輸電系統(tǒng)的管理能力，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)；提高管理人員的調(diào)度能力，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)反饋到控制中心，供管理人員參考與分析；減少人員工作量、提高工作效率，另一方面，也可以有效節(jié)省煤礦的開(kāi)支，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 電氣節(jié)能系統(tǒng)

提出了煤礦全局無(wú)功優(yōu)化技術(shù)、煤礦電能的監(jiān)測(cè)與管理技術(shù)、低壓無(wú)功與諧波補(bǔ)償技術(shù)，將三種技術(shù)應(yīng)用到煤礦供電系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)煤礦的電能節(jié)約，減少煤礦經(jīng)濟(jì)支出。

同時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)滿足實(shí)時(shí)性、可靠性及人機(jī)交互性，實(shí)時(shí)性即數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測(cè)和反饋要及時(shí)，以便相關(guān)人員作出分析、判斷和處理；可靠性即系統(tǒng)應(yīng)保證長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)行，而不會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部故障；人機(jī)交互性即系統(tǒng)應(yīng)把采集數(shù)據(jù)友好、方便地呈現(xiàn)給使用人員，同時(shí)使用人員可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行安全控制。

3煤礦供電系統(tǒng)及電氣設(shè)備的建議與展望

煤礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜，具有較高的安全風(fēng)險(xiǎn)，不同于地面供電，井下供電的設(shè)計(jì)、物件基礎(chǔ)、檢修和升級(jí)換代，要比地面供電系統(tǒng)更加科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，不能一味注重節(jié)約成本，會(huì)帶來(lái)更多的安全隱患。

為促進(jìn)煤礦的安全、有效開(kāi)采，相關(guān)人員有必要提高對(duì)煤礦井下供電系統(tǒng)及電氣設(shè)備的安全性和可靠性的重視，全面總結(jié)在供電及用電過(guò)程中可能存在的安全隱患，對(duì)于檢測(cè)到的故障，一定不能小覷，踏踏實(shí)實(shí)從源頭抓起，提高安全意識(shí)。要不斷發(fā)展科學(xué)技術(shù)手段，為煤礦供電系統(tǒng)及電氣提供理論基礎(chǔ)，盡量減少供電過(guò)程中因技術(shù)問(wèn)題而引起的安全隱患。

參考文獻(xiàn)：

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