礦井供電故障的源頭及預(yù)防措施研究

李偉偉

（潞安集體電力中心配售電公司，山西 襄垣 046204）

礦井供電故障會(huì)給井下開采帶來嚴(yán)重的安全隱患。因此，煤炭企業(yè)必須加強(qiáng)礦井供電管理，降低機(jī)電設(shè)備發(fā)生安全事故的概率，保障井下生產(chǎn)的安全。本文對潞安集團(tuán)常村煤礦供電故障的源頭進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的預(yù)防措施。

1 供電故障及原因分析

1.1 供電故障

通過對常村煤礦供電故障的統(tǒng)計(jì)和整理，供電故障主要表現(xiàn)在以下幾方面：（1）電纜事故。常見的電纜事故主要有電纜的短路、漏電、放炮等；（2）開關(guān)事故。主要是表現(xiàn)為開關(guān)誤動(dòng)作、開關(guān)控制元件的老化損壞等；（3）電機(jī)事故。采煤機(jī)械設(shè)備的電機(jī)發(fā)生燒毀、漏電、長時(shí)溫升較大等故障；（4）移動(dòng)變電站事故。越級跳閘、保護(hù)失靈、低壓側(cè)控制器誤動(dòng)作等。對于礦井的高壓供電系統(tǒng)，發(fā)生事故時(shí)常常伴隨電壓波動(dòng)，影響區(qū)域廣，容易造成安全隱患，從而嚴(yán)重影響整個(gè)礦井的安全生產(chǎn)。

1.2 導(dǎo)致供電故障的原因

常村煤礦發(fā)生供電故障的主要原因：（1）供電設(shè)備老化。供電設(shè)備長時(shí)間使用，沒有及時(shí)進(jìn)行維護(hù)，導(dǎo)致供電電纜及設(shè)備老化，不能進(jìn)行正常的供電。（2）檢修不當(dāng)。對供電設(shè)備進(jìn)行檢修過程中，為搶生產(chǎn)任務(wù)導(dǎo)致檢修時(shí)間不足或檢修不認(rèn)真，留下事故隱患。（3）頂板問題。煤礦井下多數(shù)是復(fù)合性頂板，因礦壓作用容易發(fā)生頂板冒落事故，從而對供電設(shè)備的電纜、開關(guān)造成破壞，引發(fā)相應(yīng)的供電事故。

2 常村煤礦供電現(xiàn)狀

常村煤礦目前有6kV開閉所和35kV變電站各一座。6kV開閉所雙電源引自公司110kV中心站6kV室609#、611#柜，主要負(fù)責(zé)向中央主通風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、主副井提升、井下N翼采區(qū)、井底車場變電所、中央水泵房、S1和S2卡軌車變電所等供電；西坡35kV變電站距離常村煤礦約5.5km，變電站雙電源引自公司110kV中心站35kV高壓室的308#、309#柜，主要負(fù)責(zé)向井下S3采區(qū)、S4采區(qū)、S5采區(qū)、S6采區(qū)、西坡主通風(fēng)機(jī)、西坡熱風(fēng)爐、西坡壓風(fēng)機(jī)等供電。

常村煤礦井下供電系統(tǒng)采用放射式供電方式，主要變電所分別由6kV開閉所和西坡6kV配電室直接供給。各采煤工作面、掘進(jìn)工作面、采區(qū)膠帶、采區(qū)水泵等設(shè)備用電分別通過各采區(qū)變電所和井底車場變電所供出。

3 常村煤礦供電故障的源頭預(yù)防實(shí)踐措施

3.1 技術(shù)措施方案

3.1.1 SVC動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置

SVC動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置可以消除系統(tǒng)諧波對電網(wǎng)安全運(yùn)行的影響，因此，在6kV開閉所系統(tǒng)中安裝了第一套動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，起到提高電網(wǎng)功率因數(shù)，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的作業(yè)。該SVC動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)見圖1所示。對控制柜采集的信號及時(shí)進(jìn)行處理并發(fā)出觸發(fā)脈沖，同時(shí)監(jiān)測晶閘管運(yùn)行狀況；脈沖柜將觸發(fā)脈沖轉(zhuǎn)換為符合要求的脈沖信號，實(shí)現(xiàn)觸發(fā)；功率單元在脈沖信號控制下操縱晶閘管通斷，使電抗器流過預(yù)期的補(bǔ)償電流。

圖1 SVC控制系統(tǒng)基本組成簡圖

在SVC動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置運(yùn)行時(shí)，需注意的事項(xiàng)：（1）嚴(yán)禁分?jǐn)郤VC控制柜工作電源；（2）嚴(yán)禁帶載分?jǐn)郥CR及濾波器的高壓隔離開關(guān)；（3）出現(xiàn)SVC控制器保護(hù)動(dòng)作后，應(yīng)先進(jìn)行記錄，再進(jìn)行故障清除；（4）應(yīng)用掌握TCR控制器的工作狀態(tài)，及時(shí)進(jìn)行故障的排除；（5）控制功率單元室內(nèi)溫度在40℃以下；（6）電容器重合閘一定要間隔15min以上；（7）加強(qiáng)對電纜接頭的檢查，保障無打火、過熱現(xiàn)象的發(fā)生；（8）當(dāng)煤礦的供電系統(tǒng)不穩(wěn)定時(shí)，需要臨時(shí)加強(qiáng)檢查和維護(hù)。

3.1.2 SE-900電網(wǎng)調(diào)度綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

常村煤礦采用SE-900電網(wǎng)調(diào)度綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，在監(jiān)控管理層設(shè)置服務(wù)器2臺和3臺或3臺以上監(jiān)控中心工作站，實(shí)時(shí)監(jiān)視整個(gè)子站層各電力設(shè)備的參數(shù)。調(diào)度綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.1.3 DMP5000數(shù)字式變電站系統(tǒng)

DMP5000數(shù)字式變電站系統(tǒng)對變電站系統(tǒng)模型、二次功能模型進(jìn)行描述，對應(yīng)用與通信技術(shù)進(jìn)行分層處理，由過程層、間隔層、站控層3個(gè)層次構(gòu)成。過程層與一次設(shè)備緊密相連，完成數(shù)據(jù)采集并實(shí)現(xiàn)保護(hù)出口；間隔層實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)設(shè)備的保護(hù)與控制，以及相關(guān)的控制閉鎖和間隔級信息的人機(jī)交互功能；站控層完成對站內(nèi)間隔層設(shè)備、一次設(shè)備的控制及與遠(yuǎn)方控制中心、工程師站及人機(jī)界面通信的功能。DMP5000數(shù)字式變電站系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

圖2 調(diào)度綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖3 DMP5000數(shù)字式變電站系統(tǒng)架構(gòu)

3.2 供電管理措施

3.2.1 提高礦井供電可靠性和加強(qiáng)供電管理的措施

（1）任何單位不得隨意增加用電負(fù)荷，不得在供電支路中隨意掛接電源。（2）開關(guān)整定值應(yīng)安排專職人員進(jìn)行整定。當(dāng)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，隊(duì)組應(yīng)及時(shí)向電力科提供負(fù)荷變化系統(tǒng)圖，以便及時(shí)對開關(guān)進(jìn)行整定計(jì)算、調(diào)整。（3）每月對井下在用的高壓橡套電纜、變壓器及高壓電機(jī)進(jìn)行一次絕緣阻值遙測，每季度對地面在用的高壓電纜、變壓器及電機(jī)進(jìn)行一次絕緣阻值遙測，每年對副井井筒內(nèi)敷設(shè)的固定高壓電纜進(jìn)行一次泄漏試驗(yàn)。（4）所有配電工、井下電鉗工的操作都必須嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作。（5）每季度對井下兩線點(diǎn)接地系統(tǒng)絕緣阻值進(jìn)行一次遙測，每年檢查一次井下主要接地系統(tǒng)絕緣阻值及主接地電極的完好性。

3.2.2 防雷電和防止電壓波動(dòng)影響的措施

（1）健全防雷電的設(shè)施，如增設(shè)避雷器、避雷針等。（2）認(rèn)真做好“春防春檢”期間各地面變電所避雷器、避雷針等避雷設(shè)施的試驗(yàn)工作和地面接地系統(tǒng)絕緣阻值遙測工作，及全礦絕緣安全用具試驗(yàn)工作。嚴(yán)禁使用不合格的避雷器、避雷針等避雷設(shè)施及安全絕緣用具。（3）對電網(wǎng)電壓運(yùn)行要進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)電壓有波動(dòng)現(xiàn)象要嚴(yán)格限制大功率電機(jī)啟動(dòng)，但要確保礦井主通風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。（4）針對電網(wǎng)電壓波動(dòng)規(guī)律和特性，增設(shè)穩(wěn)定電網(wǎng)電壓的補(bǔ)償裝置（如無功補(bǔ)償裝置）。

3.2.3 電氣火源的防治措施

（1）嚴(yán)禁在井下明火操作、帶電操作。檢修電氣設(shè)備必須嚴(yán)格按停電、驗(yàn)電、放電、掛接地線的程序進(jìn)行。（2）高壓電纜連接必須采用冷縮套管（6kV交聯(lián)或紙絕緣電纜）或高壓連接器（6kV橡套電纜），任何電纜嚴(yán)禁采用絕緣包布包裹外皮或接頭。（3）無論是本質(zhì)安全型電源還是防爆電氣設(shè)備使用和維護(hù)都必須嚴(yán)格執(zhí)行“防爆”標(biāo)準(zhǔn)要求。（4）井下電鉗工在檢修電氣設(shè)備開蓋前必須檢測瓦斯?jié)舛?。只有瓦斯?jié)舛确弦?guī)程規(guī)定時(shí)方可開蓋檢查。（5）半年對井下雜散電流進(jìn)行一次檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

4 結(jié)語

自從常村煤礦采取有針對性的技術(shù)措施方案和供電管理措施后，礦井供電的故障率大大降低了。從2015年1月至2017年12月近2年的時(shí)間內(nèi)，常村煤礦無一起重大供電事故發(fā)生，有力地保障了煤礦的正常開采，為實(shí)現(xiàn)常村煤礦高產(chǎn)高效安全開采提供了基礎(chǔ)。