礦井低壓供電系統(tǒng)運行分析及保護措施研究

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0 前言

電能作為進行煤礦開采作業(yè)的基礎(chǔ)能源，其在煤礦開采作業(yè)中占有重要地位，可以說煤礦的安全高效開采離不開連續(xù)可靠的電能供應(yīng)做保障，而要想使礦井的電能供應(yīng)實現(xiàn)長期連續(xù)可靠，必須充分了解礦井供電系統(tǒng)的特征，明確其中存在的問題，并采取相關(guān)措施進行應(yīng)對。同時對于礦井供電系統(tǒng)而言，很多礦井都應(yīng)用了較多的低壓供電設(shè)備，這些設(shè)備分布廣泛，在日常生產(chǎn)作業(yè)中，易受到各種不良因素的影響發(fā)生漏電現(xiàn)象，對此，還應(yīng)了解低壓供電系統(tǒng)漏電原因，并采取相關(guān)保護措施進行保護作業(yè)，以更好地保障礦井安全生產(chǎn)。

1 礦井低壓供電系統(tǒng)的主要特征

礦井低壓供電系統(tǒng)所用供電設(shè)備較多，如低壓配電柜、輸電線纜、總配電柜以及分配電柜等都應(yīng)具備。該系統(tǒng)的主要作用是給礦井低壓設(shè)備輸送及分配電能，而礦井機械設(shè)備不僅種類多，數(shù)量大，而且分布地點也相對較分散，如人們常見的設(shè)備有采掘設(shè)備、照明設(shè)備、鉆探設(shè)備以及運輸設(shè)備等，它們一般相隔相對較遠(yuǎn)，加之這些設(shè)備時常還具有不同的用電特性，這就決定了礦井低壓供電系統(tǒng)也應(yīng)具有多個接頭，多種規(guī)格以及實際敷設(shè)方式也應(yīng)多種多樣，還應(yīng)相對較長，同時基于礦井機械設(shè)備日常工作需要，人們還需多次開合配電箱內(nèi)的控制開關(guān)，這樣會大幅增加礦井低壓供電系統(tǒng)故障發(fā)生率，在日常生產(chǎn)作業(yè)中礦井低壓供電系統(tǒng)便易受多種因素的影響發(fā)生故障[1]。

2 礦井低壓供電系統(tǒng)現(xiàn)存問題

礦井低壓供電系統(tǒng)，在日常供電作業(yè)中一方面易受到礦井惡劣環(huán)境的影響，另一方面也易受機械設(shè)備過載運行等因素的影響，低壓供電系統(tǒng)長期運行，該系統(tǒng)時常會發(fā)生漏電現(xiàn)象或過流現(xiàn)象等，一旦發(fā)生這些現(xiàn)象便易引發(fā)人身觸電事故與火災(zāi)事故等，會對礦井施工人員人身安全與礦井安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。

供電系統(tǒng)漏電問題，該問題一般為供電系統(tǒng)導(dǎo)線或部分電氣設(shè)備的原有絕緣層遭到破壞，致使供電系統(tǒng)中的電源與大地間組成一回路，有電流從這一回路流過的現(xiàn)象。在礦井生產(chǎn)作業(yè)中，人們常見的漏電故障主要有兩大類具體為分散性漏電與集中性漏電。

供電系統(tǒng)過電流問題，該問題主要為從電纜與電氣設(shè)備中流過的電流大于額定電流值，常見的過電流現(xiàn)象主要為過負(fù)荷現(xiàn)象、短路現(xiàn)象以及斷相現(xiàn)象[2]。

3 礦井低壓供電系統(tǒng)優(yōu)化策略

3.1 嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)規(guī)范要求來裝設(shè)礦井機械設(shè)備

實際生產(chǎn)中，很多礦井為降低投資，在裝設(shè)低壓供電系統(tǒng)機械設(shè)備時，未嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)規(guī)范實施安裝作業(yè)，且規(guī)劃不合理，這樣會給礦井低壓供電系統(tǒng)的后期安全、穩(wěn)定運行埋下重大安全隱患。對此，要想更好地保障礦井低壓供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定連續(xù)可靠運行，在安裝礦井供電系統(tǒng)設(shè)備時，應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)設(shè)計方案與具體規(guī)范來實施安裝作業(yè)，且應(yīng)對整個安裝過程實施全過程監(jiān)督，爭取讓裝設(shè)的各供電系統(tǒng)設(shè)備安裝質(zhì)量都達(dá)標(biāo)，這樣才不會給礦井供電系統(tǒng)的后期運行埋下安全隱患[3]。

3.2 科學(xué)優(yōu)化礦井供電系統(tǒng)供電距離

就礦井低壓供電系統(tǒng)供電現(xiàn)狀來看，若供電距離過長不僅會對礦井供電效率產(chǎn)生嚴(yán)重影響，而且也會嚴(yán)重影響礦井低壓供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，對此，應(yīng)充分結(jié)合本礦井實際情況，有針對性地采取措施進行解決，一般可通過下列措施進行解決：

（1）讓供電線路更粗，增大線路橫截面積來顯著提高供電線路的負(fù)荷承受能力；

（2）選用容量相對更大的移動變電站，來減輕系統(tǒng)供電壓力，以更好地保障礦井供電線路的運行效率；

（3）給供電系統(tǒng)加設(shè)分段保護開關(guān)，以更好地保障供電系統(tǒng)的安全運行；

（4）可采用多個電壓等級來給礦井機械設(shè)備供電，以確保各機械設(shè)備都能正常運行[4]。

3.3 應(yīng)用分離式的機械設(shè)備供電網(wǎng)絡(luò)

在創(chuàng)建礦井低壓供電系統(tǒng)時，不應(yīng)把所有電路全部接入同一電路，應(yīng)依據(jù)礦井各設(shè)備實際用電需求對供電線路進行科學(xué)、合理的分配。如在給礦井大功率通風(fēng)機械供電時，可給部分通風(fēng)機械配置專用變壓器，同時讓其與備用電源處于不同的母線上，這樣可更好地保障通風(fēng)機械的連續(xù)可靠運行，此外還應(yīng)嚴(yán)格檢查各備用電源實際情況及開關(guān)具體整定情況，以確保其能更好地服務(wù)于局部通風(fēng)機械。這樣將有利于進一步優(yōu)化礦井供電網(wǎng)絡(luò)[5]。

3.4 強化礦井防爆機械的檢修工作

因礦井內(nèi)存在大量的易燃易爆氣體，為更好地保障礦井安全生產(chǎn)，很多礦井都會使用多臺防爆機械。在實際生產(chǎn)作業(yè)中，為確保這些防爆機械的實際性能符合要求，應(yīng)對這些防爆機械設(shè)備定期開展檢修作業(yè)，且在開展檢修作業(yè)時，應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)規(guī)范施工，若因檢修需要，需對防爆設(shè)備進行開蓋檢查維修時，應(yīng)先切斷設(shè)備電源后再進行檢修，且嚴(yán)禁非專業(yè)人員隨意拆卸部件，謹(jǐn)防發(fā)生各類檢修安全事故。

4 低壓供電系統(tǒng)漏電危害

（1）當(dāng)電氣線路或設(shè)備發(fā)生漏電現(xiàn)象后，會有漏電電流出現(xiàn)，致使外殼與大地間形成一定的電位差，威脅到相關(guān)作業(yè)人員的人身安全。

（2）漏電會浪費電能，增大礦井能源消耗，造成一定經(jīng)濟損失。

（3）受漏電電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)的影響，會使供電線路絕緣老化速度加快，以致出現(xiàn)短路現(xiàn)象，長期這樣惡性循環(huán)易引發(fā)火災(zāi)。特別是近年來，各礦井因漏電現(xiàn)象導(dǎo)致的火災(zāi)事故越來越多，且該種火災(zāi)與短路故障導(dǎo)致的火災(zāi)相比，隱蔽性更強，一般都是悄悄發(fā)生，真正失火原因也較難找，很難預(yù)防，這樣會造成更大的危害[6]。

5 造成漏電的因素

（1）在日常生產(chǎn)作業(yè)中，很多低壓配電系統(tǒng)都是由非電氣專職人員安裝的，很難確保其質(zhì)量達(dá)標(biāo)。常見的安裝問題主要有電氣設(shè)備安裝位置選擇的不合理，所選位置存在嚴(yán)重潮濕現(xiàn)象或具有的酸堿腐蝕性較強，電線很多都為明敷狀態(tài)以及沒有做任何保護措施便進行直接安裝；安裝施工過程中，所用安裝工具刀、鉗、錘等誤傷絕緣層，輸電線路接頭連接質(zhì)量不合格，絕緣包扎質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等。

（2）所用電氣設(shè)備級輸電電路日常檢查作業(yè)不到位，長期超負(fù)荷運行絕緣老化速度加快。

（3）選用的電氣設(shè)備不合格，屬于假冒偽劣產(chǎn)品。

（4）電氣設(shè)備存在嚴(yán)重的受潮現(xiàn)象，遭受擠壓甚至被砸破等[7]。

6 礦井低壓供電系統(tǒng)具體保護措施

6.1 裝設(shè)過流保護裝置

（1）礦井低壓供電系統(tǒng)，應(yīng)依據(jù)相關(guān)要求裝設(shè)過流保護裝置，應(yīng)給供電系統(tǒng)中各饋出線電源端都裝設(shè)過流保護設(shè)備，同時短路保護、超負(fù)荷保護以及單相斷電保護等保護裝置供電系統(tǒng)中都應(yīng)有，這樣才能更好地保障礦井供電系統(tǒng)正常運行。

（2）當(dāng)干線開關(guān)不具備同時保護分支線路的功能的情況下，應(yīng)在臨近分支點處增設(shè)必要的過流保護裝置，以更好地保障分支線路的安全穩(wěn)定運行。

（3）應(yīng)嚴(yán)格整定及校驗礦井低壓供電系統(tǒng)中裝設(shè)的過流裝置，最大限度地提高過流保護裝置的靈敏性可靠性，同時嚴(yán)禁選用質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，價格低廉的過流保護裝置。

6.2 強化漏電保護設(shè)施的配置

6.2.1 裝設(shè)自動復(fù)電漏電保護裝置

對于選擇性漏電保護系統(tǒng)而言，旁直零式保護系統(tǒng)性能最為完善，其不僅可實現(xiàn)縱向選擇，而且可進行橫向選擇，且把漏電保護插件布設(shè)于總開關(guān)處后，會具有更高的安全性。自動復(fù)電漏電保護系統(tǒng)具有可靠性高、可選性好以及動作迅速等優(yōu)點，自動復(fù)電裝置不同于自動斷電裝置，其主要由一次性機構(gòu)來組成，礦井供電系統(tǒng)裝設(shè)此系統(tǒng)后，可安全及時的恢復(fù)送電。

6.2.2 零序電流方向保護措施

對于礦井供電系統(tǒng)而言，當(dāng)部分支路出現(xiàn)漏電現(xiàn)象或發(fā)生單相漏電情況后，流經(jīng)故障支路的電流會明顯不同于非故障支路，基于此，可借助零序電流方向保護措施來更好地保護礦井供電系統(tǒng)的安全運行[8]。

6.3 做好供電系統(tǒng)的保護接地

為更好地保障礦井低壓供電系統(tǒng)的長期連續(xù)可靠穩(wěn)定運行，在進行礦井低壓供電系統(tǒng)建設(shè)作業(yè)時，應(yīng)做好電氣設(shè)備的接地保護作業(yè)，應(yīng)讓接地系統(tǒng)與相關(guān)電氣設(shè)備牢固連接，這樣當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生漏電現(xiàn)象時，漏電電流才能順利流入大地，這樣才能更好地保障安全生產(chǎn)。

7 結(jié)束語

因礦井低壓供電系統(tǒng)運行環(huán)境較惡劣，且承擔(dān)的日常供電任務(wù)較重，要想更好地保障礦井低壓供電系統(tǒng)的長期連續(xù)可靠運行，必須充分了解礦井低壓供電系統(tǒng)特征、現(xiàn)存問題，并采取相關(guān)措施進行應(yīng)對，只有這樣才能提高供電系統(tǒng)運行效能，才能為企業(yè)創(chuàng)造更多經(jīng)濟效益。