煤礦井下供電及漏電保護(hù)現(xiàn)狀研究

李磊

摘要：在綜采技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，對(duì)于煤礦井下供電而言，其安全與可靠，有著重要意義。本文對(duì)煤礦供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行概述，基于煤礦供電系統(tǒng)，對(duì)其發(fā)展的歷史與現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，基于煤礦漏電保護(hù)，對(duì)其發(fā)展歷史以及現(xiàn)狀進(jìn)行了探討，希望能幫助到相關(guān)人士。

關(guān)鍵詞：供電系統(tǒng);電壓等級(jí);漏電保護(hù)

引言：在我國(guó)現(xiàn)代化成分中，能源現(xiàn)代化有著重要地位，在煤炭生產(chǎn)方面，人們更加關(guān)注電氣現(xiàn)代化。對(duì)于煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)而言，供電環(huán)節(jié)是非常重要的，在煤礦井下生產(chǎn)過程中，工作面作為生產(chǎn)前線，在井下電網(wǎng)安全運(yùn)行中，工作面供電安全有著很大的意義。

1 煤礦供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

針對(duì)于煤礦供電系統(tǒng)而言，其主要由兩個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成，一個(gè)是地面供電系統(tǒng)，另一個(gè)是井下供電系統(tǒng)，其中包括多個(gè)供電所，比如采區(qū)與地面變電所等。對(duì)于地面變電所而言，主要負(fù)責(zé)井下變配電任務(wù)，在供電系統(tǒng)中，地面變電所是重要樞紐。借助于地面變電所，可把30千伏的電壓降低，降到5千伏到10千伏的范圍，以視為礦井電壓，進(jìn)而向礦井中的設(shè)備進(jìn)行供電，需要注意的是，礦井中設(shè)備電壓應(yīng)處于5千伏到10千伏之間。對(duì)于5千伏到10千伏的高壓電能，可通過變電所的母線，進(jìn)一步將高壓電能引出，具體而言，借助于電纜，將電能傳輸?shù)街醒胱冸娝蠼?jīng)過移動(dòng)變電所，對(duì)高壓電能進(jìn)行降壓處理，進(jìn)而得到相應(yīng)的電壓，比如660伏與3.2千伏電壓，接下來(lái)通過工作面配電點(diǎn)，進(jìn)而向有關(guān)設(shè)備進(jìn)行供電，比如采掘機(jī)械設(shè)備[1]。

通過分段母線，地面變電所可配出兩條線路，一條線路用來(lái)工作，另一條電纜線路備用，進(jìn)而可向電壓較高、容量較大的設(shè)備輸入高壓電，比如空壓機(jī)以及提升機(jī)等用電設(shè)備。另外，借助于降壓變壓器，可向容量較小的設(shè)備屬于低壓電，比如車間以及照明設(shè)備等。依據(jù)工作面的數(shù)量，可直接確定井下變電所的數(shù)量。在井下供電系統(tǒng)中，井下變電所是重要樞紐，在為其選擇位置時(shí)，應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，而且與井底車場(chǎng)之間的距離應(yīng)處于合理范圍，井下變電所主要負(fù)責(zé)將電能輸送至采區(qū)變電所。通過井下配電所，針對(duì)于井底車場(chǎng)主要設(shè)備，可向這些設(shè)備輸送高壓電能，比如水泵以及變流所，并且，可針對(duì)于井下低壓設(shè)備，比如變壓器以及水泵等，輸送電壓較低的電能。對(duì)于采區(qū)變電所而言，主要是將中央變電所傳輸來(lái)的電能進(jìn)行降壓處理，具體而言，也就是將5至10千伏的高壓電能轉(zhuǎn)變至0.8至3.2千伏的低壓電能，進(jìn)而將低壓電能配送至用電設(shè)備。在規(guī)模較大的煤礦中，在工作面延伸的同時(shí)，針對(duì)于采區(qū)與中央變電所，兩者之間的距離隨之延長(zhǎng)，在此情況下，極容易對(duì)電壓造成損耗，不易尋找線路故障，因此，為有效解決這一問題，可淘汰采區(qū)變電所，采用移動(dòng)變電站取而代之，對(duì)于移動(dòng)變電站而言，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)供電單元。

2 基于煤礦供電系統(tǒng)，其發(fā)展的歷史與現(xiàn)狀

2.1煤礦井下電壓等級(jí)

礦井電壓的高低，在很大程度上，取決于礦井總負(fù)荷，現(xiàn)如今，在國(guó)內(nèi)很多煤礦中，電壓下井基本上采用6千伏，在供電設(shè)備與技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，在新建礦井中，很多電壓下井都為10千伏[2]?，F(xiàn)階段，在西方國(guó)家，井下供電等級(jí)有很多種，主要包括6千伏、10千伏以及11千伏等級(jí)，在經(jīng)過大量實(shí)踐之后得知，供電系統(tǒng)等級(jí)越高，更便于優(yōu)化電力供電系統(tǒng)，隨之獲取到的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益更多。在國(guó)內(nèi)。10千伏供電技術(shù)取得較好發(fā)展。在1983年，針對(duì)于供電規(guī)劃，政府制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于高壓供電等級(jí)，將其分為兩種，一種是10千伏等級(jí)，另一種是35千伏等級(jí)，規(guī)定中明確指出，除發(fā)電廠直配電壓，可使用3千伏與6千伏電壓等級(jí)，其余電壓等級(jí)需轉(zhuǎn)變至上述額定電壓等級(jí)。依據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，在向用戶進(jìn)行供電時(shí)，10千伏是標(biāo)準(zhǔn)電壓，是公共配電電壓。對(duì)于6千伏電壓等級(jí)而言，由于不滿足發(fā)展需求，已被列為淘汰等級(jí)，在2001年，針對(duì)于煤礦安全，政府制定了相應(yīng)的規(guī)程，在礦井配電電壓中，電壓等級(jí)隨之得以提高，已經(jīng)上升至10千伏的電壓等級(jí)。針對(duì)于10千伏井下供電，從19世紀(jì)以來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)研究?，F(xiàn)如今，隨著井下用電的不斷發(fā)展，以往的6千伏電壓等級(jí)難以滿足發(fā)展需求，再加上10千伏的供電技術(shù)取得較好發(fā)展，在國(guó)內(nèi)很多煤礦中，逐漸應(yīng)用10千伏電壓等級(jí)。

2.2供電電壓等級(jí)

現(xiàn)如今，在國(guó)內(nèi)很多煤礦生產(chǎn)中，對(duì)于供電系統(tǒng)配電形式而言，主要包括3種形式，也就是1140伏供電方式，3.3千伏供電方式，以及由該兩種供電方式組合而成的混合供電。對(duì)于1140伏供電方式而言，在設(shè)備功率不高、生產(chǎn)能力較弱的煤礦中，該供電方式得以使用;對(duì)于3.3千伏供電方式而言，其適用于生產(chǎn)能力較大、設(shè)備功率較高的煤礦，具有以下特征：供電距離較長(zhǎng)，用電設(shè)備容量較大，為確保供電質(zhì)量，需使用等級(jí)較高的電壓，并且，可減少電能損耗。對(duì)于混合供電方式而言，3.3千伏供電適用于體型較大的設(shè)備，比如采煤機(jī)，1140伏供電適用于功率較小的設(shè)備，比如噴霧泵站，通過這樣的方式，有助于降低設(shè)備成本費(fèi)用，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

3.基于煤礦漏電保護(hù)，其發(fā)展歷史以及現(xiàn)狀

在漏電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，相比于發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)發(fā)展較晚，在70年代，煤礦生產(chǎn)所需用電量顯著增加，安全事故發(fā)生的幾率隨之提高，為更好滿足發(fā)展需求，針對(duì)于漏電保護(hù)，在1986年，政府規(guī)定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，在1995年開展了二次修訂，進(jìn)一步規(guī)定漏電保護(hù)器的有關(guān)內(nèi)容，比如實(shí)驗(yàn)方法以及標(biāo)準(zhǔn)要求等，在此基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)漏電保護(hù)器得以較好發(fā)展，種類更加齊全，質(zhì)量得以保障，并且在一些特殊場(chǎng)所，要求安裝漏電保護(hù)器。在新中國(guó)成立那年，蘇聯(lián)研制出防爆漏電保護(hù)器，在50年代初，該種保護(hù)器被引進(jìn)我國(guó)，同時(shí)，在礦井生產(chǎn)中得以廣泛使用。之后我國(guó)自主研發(fā)出隔爆檢漏繼電器，這種繼電器被沿用到90年代初。對(duì)于初期漏電保護(hù)裝置而言，其由多種繼電器組合而成，比如感應(yīng)型繼電器以及電磁型繼電器，人們將這些繼電器稱作機(jī)電式繼電器[3]。

在80年代末，在漏電保護(hù)方面，國(guó)外研制出多種技術(shù)，比如自動(dòng)復(fù)電以及快速斷電技術(shù)等，并且誕生體積較小的選線裝置。自從90年代初以來(lái)，在繼電保護(hù)領(lǐng)域，微機(jī)控制技術(shù)得到大力推廣并使用，同時(shí)研制出自動(dòng)型的保護(hù)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)屬于微機(jī)式的。對(duì)于微機(jī)式漏電保護(hù)而言，其融合多種原理，在發(fā)生漏電故障時(shí)，可從兩個(gè)方向進(jìn)行保護(hù)，一個(gè)是橫向保護(hù)，另一個(gè)是縱向保護(hù)，具有一定的選擇性，通過該種漏電保護(hù)，電阻值的可靠性得以保障。在80年代，人們就開始關(guān)注漏電保護(hù)。在漏電保護(hù)技術(shù)方面，自適應(yīng)技術(shù)是必然的發(fā)展方向，在不久的將來(lái)，漏電保護(hù)將會(huì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，進(jìn)而降低安全事故發(fā)生的概率，更加易于操作。

結(jié)論：通過以上的分析可以得知，通過分段母線，地面變電所可配出兩條線路，進(jìn)而可向電壓較高、容量較大的設(shè)備輸入高壓電，借助于降壓變壓器，可向容量較小的設(shè)備屬于低壓電;在規(guī)模較大的煤礦中，在工作面延伸的同時(shí)，針對(duì)于采區(qū)與中央變電所，兩者之間的距離隨之延長(zhǎng)，極容易對(duì)電壓造成損耗，不易尋找線路故障，為有效解決這一問題，可淘汰采區(qū)變電所，采用移動(dòng)變電站取而代之;對(duì)于煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)而言，供電環(huán)節(jié)是非常重要的，在煤礦井下生產(chǎn)過程中，工作面供電安全有著很大的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝平.淺談煤礦井下漏電保護(hù)及分析改進(jìn)[J].電子世界，2020（03）：75-76.

[2]宋文武.煤礦井下供電自動(dòng)化改造過程中暴露的問題及對(duì)策[J].當(dāng)代化工研究，2019（14）：83-84.

[3]李敏.論煤礦井下供電系統(tǒng)漏電保護(hù)[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2019，9（05）：88-90.