礦井無人值守變電所的運行及管理探析

王 健

（山西晉煤集團坪上煤業(yè)有限公司，山西晉城 048203）

0 引言

近些年來，礦井下無人值守變電所的建立與運用，對煤礦企業(yè)下井人數(shù)的減少、經(jīng)濟效益的提升及供電安全的保障有著極大的影響。變電所的運行模式也由以往的人工值守轉(zhuǎn)變?yōu)槿藶檠惨?無人值守的全新模式，對此，煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)制定健全的管理制度，增強管理的水平和強化安全風(fēng)險的控制。但不可簡單地認(rèn)為，提升了裝備水平、完成了“五遙”功能、配置了視頻功能，就可以高枕無憂了[1]。實際上，全新的運行模式必定也伴隨著新的隱患問題，只有有效地管控這些隱患問題，才可以使供電具備較強的安全性。

山西省煤炭行業(yè)全力推行科技強安專項行動，即“機械化換人、自動化減人”，以增強煤礦生產(chǎn)的安全性，礦井變電所的運行模式得以創(chuàng)新，其必然會伴隨新的隱患問題。

1 安全風(fēng)險

（1）人因素造成的安全風(fēng)險：不具備進入資格的人員侵入變電所；作業(yè)人員進入危險區(qū)域作業(yè)；作業(yè)人員出現(xiàn)失誤；巡視人員的巡視頻率不足[2]。

（2）設(shè)備不安全狀態(tài)造成的安全風(fēng)險：設(shè)備出現(xiàn)故障或者存在缺陷；操作及控制的電源存在異常，導(dǎo)致風(fēng)險問題的產(chǎn)生；通信網(wǎng)絡(luò)存在故障而產(chǎn)生的風(fēng)險；安全設(shè)備管理不嚴(yán)格。

（3）環(huán)境不安全因素造成的安全風(fēng)險：周圍強電磁場存在干擾，對監(jiān)控體系的運行有著嚴(yán)重的影響；變電所濕度及溫度的變化造成的風(fēng)險；小動物的入侵；變電所中的空氣絕緣電阻降低造成的隱患問題。

上述這些都是無人值守變電所存在的風(fēng)險問題，其中一部分風(fēng)險問題因管控不足而對作業(yè)人員造成了極大的危害。因此，必須對以上這些風(fēng)險問題加以有效地管理與控制[3]。

2 安全風(fēng)險管控策略

2.1 對人為因素造成安全風(fēng)險的管控策略

人是確保安全的根本，完善的設(shè)備、健全的制度、規(guī)范的程序都將在人的行為上得到落實?，F(xiàn)在，無人售貨技術(shù)已經(jīng)逐漸完善，可以參考這種技術(shù)，在核心部位設(shè)置傳感器來定位人員的行走線路及位置，依靠圖像處理軟件來監(jiān)測、記錄及判斷人員的行為，當(dāng)其與極限部位相接近時，應(yīng)給予語音警告，超出極限部位之時，應(yīng)將其驅(qū)離[4]。

2.2 設(shè)備不安全的狀態(tài)造成安全風(fēng)險的管控策略

現(xiàn)階段，大部分無人值守變電所都是基于原有變電所來進行改良升級的，即便是新建造的變電所，其設(shè)備也是基于以往設(shè)備來進行改善的，主要添加了智能操控、溫度及濕度檢測等功能。在傳感器、監(jiān)控監(jiān)測及系統(tǒng)集成的方面存在一些缺陷，具有較大的風(fēng)險。根據(jù)相關(guān)調(diào)查得出，在實際應(yīng)用的過程中，大部分開關(guān)設(shè)備都沒有對開關(guān)傾角、斷路器手車部位等核心部位進行有效的監(jiān)測。

目前，通訊網(wǎng)絡(luò)尚未對路由器、收發(fā)器的工作性能及光纖的衰耗指標(biāo)進行有效的監(jiān)測，一旦產(chǎn)生故障，僅僅可以依靠人工來排查。尤其是煤礦井下，由于其應(yīng)用環(huán)境較為特殊，通訊網(wǎng)絡(luò)時常會產(chǎn)生各類故障，對變電所運行的安全性造成了極大的影響。對于這類風(fēng)險的管控，必須運用有效的管理措施：（1）對光纖衰耗值進行定期檢測，同時與原始的數(shù)值加以比較，對數(shù)值的變化趨勢進行分析；（2）對光纖路徑各個彎曲段的變化、光纖的受損狀況進行定期檢測；（3）對路由器及收發(fā)器內(nèi)部的灰塵進行定期檢測；（4）在接頭部位運用有效的防潮設(shè)備，避免形成冷凝水[5]。

安全用具是確保作業(yè)人員人身安全的主要防護設(shè)備。若使用不合理，將會對作業(yè)人員造成危害。在變電所中，通常會放置10 kV和1 140 kV的安全用具，在使用的過程中應(yīng)當(dāng)重視其與電壓等級的結(jié)合。1 140 kV的安全用具不能應(yīng)用在10 kV的設(shè)備之上，因此對于存放安全用具的柜子工作人員必須對其加設(shè)電子鎖，同時與作業(yè)任務(wù)相聯(lián)系，在使用10 kV的用具時，存放該用具的柜門打開，而放置1 140 kV用具的柜子閉鎖，避免使用錯誤。

2.3 環(huán)境不安全因素造成安全風(fēng)險的管控策略

周圍強磁場會對監(jiān)測體系所發(fā)出的模擬訊號造成嚴(yán)重的影響，導(dǎo)致裝置出現(xiàn)誤動。因此，在設(shè)計變電所技術(shù)改善方案的時候，必須對電磁的兼容性進行評估，在完成改善之后，應(yīng)當(dāng)模擬極端條件來開展電磁兼容性的試驗[6]。

目前，大部分礦井下變電所都采用了隔爆式開關(guān)設(shè)備，其內(nèi)部較為封閉，溫濕度的變化不僅會使其內(nèi)部產(chǎn)生冷凝水，對絕緣強度造成影響，而且空氣絕緣強度不斷降低，因空氣被長時間封閉在開關(guān)之內(nèi)，始終承擔(dān)著電場的電離作用，其絕緣強度也處于變化之中，在某個溫濕度的狀況下，空氣將會被擊穿而出現(xiàn)放電，導(dǎo)致開關(guān)出現(xiàn)跳閘斷電。對于這種控制風(fēng)險的方法，一是在開關(guān)下方設(shè)置防潮劑，并定期更換；二是將開關(guān)蓋定期打開，同時提高變電所通風(fēng)的風(fēng)量，促使其開關(guān)內(nèi)部的空氣得到置換，促使原有的空氣可以被新鮮空氣置換，恢復(fù)空氣絕緣的強度[7]。

礦井下時常會出現(xiàn)老鼠，會對變電所中的電纜造成危害，導(dǎo)致信號傳輸出現(xiàn)中斷或者存在接地問題。因此在敷設(shè)電纜的時候應(yīng)盡可能運用銷裝電纜，雙絞線及光纖等必須進行穿管敷設(shè)。嚴(yán)格密封穿墻孔，利用穩(wěn)固的格柵來安裝水溝及風(fēng)窗，避免小動物的入侵[8]。

3 建設(shè)供電自動化專用以太網(wǎng)絡(luò)

圖1 供電以太網(wǎng)組成示意圖

在地面中央變電所設(shè)置一臺核心交換機，井下主要變電所也都設(shè)置防爆型環(huán)網(wǎng)交換機，其他采區(qū)配電點設(shè)置通訊分站與主變電所內(nèi)的交換機進行通訊，交換機具有多個以太網(wǎng)光接口、電接口，完成對變電所所有子系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)控制層、信息層與井下設(shè)備的信息交換，如圖1所示。

4 運用電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對設(shè)備安全管理

通過設(shè)置在高低壓開關(guān)內(nèi)部的綜合保護裝置，采集開關(guān)內(nèi)部運行參數(shù)及各項保護，使用RS485或CAN通訊接入現(xiàn)場的監(jiān)控分站中，然后通過供電自動化專用以太網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)降孛嬷醒胱冸娝娏ΡO(jiān)控系統(tǒng)中。

電力監(jiān)控系統(tǒng)主要用于煤礦供電系統(tǒng)和運轉(zhuǎn)設(shè)備的監(jiān)測、控制、管理和安全保護，提供遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等功能，實現(xiàn)供電系統(tǒng)和設(shè)備的在線參數(shù)監(jiān)測（包括三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)等和其他實時數(shù)據(jù)）、遠(yuǎn)程操作控制（高低壓開關(guān)的分合閘控制操作、保護信號復(fù)歸操作等）、實時事故報警、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、運行安全保護和用電計量管理等監(jiān)控管理等功能。

同時還可以利用電力監(jiān)控系統(tǒng)對供電設(shè)備運行情況進行分析，尤其是出現(xiàn)故障時的分析處理，用于加強供電安全管理、減少事故、節(jié)約電能等，是實現(xiàn)煤礦井下變電所無人值守管理的一個重要部分。

5 結(jié)束語

裝備永遠(yuǎn)無法取代管理，裝備的技術(shù)升級必須與管理的創(chuàng)新相同步。礦井下無人值守變電所的運用，可以為煤礦企業(yè)效益的增加、安全水平的提升提供硬件保障。對于新技術(shù)和新設(shè)備，必須及時找出新的隱患，并采取有效的管理與控制措施，只有這樣才可以充分發(fā)揮出新設(shè)備及新技術(shù)的作用。