黑岱溝露天煤礦采場供電安全管理分析

王國強

（神華準格爾能源有限責(zé)任公司 黑岱溝露天煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

神華準格爾能源黑岱溝露天煤礦自2003 年以來，經(jīng)過3 次擴能改造后，核定產(chǎn)能為3 400 萬t/a，成為國內(nèi)單坑產(chǎn)量最大的露天礦之一。主要設(shè)備有斗容為90 m3的拉斗鏟1 臺，斗容32～55 m3的單斗挖掘機15 臺，DM-H、DM-H2 等型號鉆機共9 臺，電力作為主采設(shè)備核心動力（90%以上主采設(shè)備靠電能提供動力），由于生產(chǎn)條件和工藝的特殊性，目前高壓架空線路滯后供電距離遠，高壓電纜并行鋪設(shè)情形多易混淆，給日常檢修及故障搶修增加難度及安全風(fēng)險。

1 安全生產(chǎn)組織管理

1.1 加強外部協(xié)調(diào)組織管理

1）日常生產(chǎn)組織，各相關(guān)作業(yè)隊之間存在信息不對等、溝通不暢通、理解力偏差、最終沒能達成共識，致使穿孔、采掘、運輸、工務(wù)和供電5 個作業(yè)隊出現(xiàn)相互影響和制約的情形，特別是對采場供電工作影響較大，經(jīng)常性出現(xiàn)返工，增加不必要的停電時間，采掘和穿孔設(shè)備出動率低，對生產(chǎn)影響大，同時，職工疲憊且?guī)榫w作業(yè)，給采場供電工作埋下大的安全隱患。

2）有序安排解決供電返工問題。①每月末召開生產(chǎn)計劃會，對年計劃進行再分解，對上月重點工作進行總結(jié)分析，吸取經(jīng)驗教訓(xùn)。對下月重點工程位置及設(shè)備布置做安排，使生產(chǎn)各環(huán)節(jié)按照主次排序有序開展，便于供電線路合理布置；②每周一現(xiàn)場看工程，對月計劃進行再分解，對本周重點設(shè)備布置、重點工程位置作業(yè)方案進行商討確認，最終按照最優(yōu)方案實施，很大程度上減少了供電工作返工情形；③每日下午召開現(xiàn)場協(xié)調(diào)會，對周計劃進行再分解，落實當(dāng)天工作任務(wù)完成情況，對第2 d 工作任務(wù)進行對接商討，選擇省時省力對生產(chǎn)最有利的方案實施。通過采取以上措施，很大程度減少供電工作量，減輕職工勞動強度，消除供電電工疲憊帶情緒作業(yè)的不安全因素，同時，生產(chǎn)效率整體得到了大的提升[1-2]。

1.2 加強內(nèi)部協(xié)調(diào)組織管理

1）根據(jù)每天工作任務(wù)，將人員合理搭配，針對作業(yè)風(fēng)險較大的工作任務(wù)，班組長及以上管理人員重點盯控，確保作業(yè)安全。特別是今年采場進入斷陷帶以來，工程安排不定期調(diào)整、電鏟頻繁進行拉溝降段、作業(yè)平盤少道路改設(shè)多、外委剝離與自營并行作業(yè)、受兩礦（黑岱溝露天煤礦和哈爾烏素露天煤礦）相鄰制約南側(cè)環(huán)坑35 kV 架空線滯后等因素影響，線路沒有相對長久的敷設(shè)位置，致使為采場25 臺設(shè)備供電的15 趟電纜線路（70 余km）移設(shè)次數(shù)增加近1 倍，隨之工作量增加1 倍，同時，采場線路不能按常規(guī)敷設(shè)（正常在上平盤敷設(shè)供電電纜，下平盤電鏟使用，鉆機使用同平盤敷設(shè)的供電電纜），導(dǎo)致采場15 趟電纜線路敷設(shè)，上下平盤反復(fù)跨越和切換，走向復(fù)雜，特別是并行線路不容易辨識，再加目前倒班制度，休班2 d 后，供電線路很可能就發(fā)生了大的變化。致使供電電纜線路走向經(jīng)常發(fā)生大的變化，對日常停送電工作增加難度，特別是對夜間線路故障搶修造成安全隱患，很容易出現(xiàn)誤打開帶電電纜頭事件，發(fā)生觸電事故。

2）定期通過無人機拍攝采場全景俯瞰圖，在圖上繪制并更新供電電纜線路走向，使得供電作業(yè)人員對供電電纜線路走向有了直觀的了解，特別是對夜間供電電纜線路故障搶修提供了方便，通過該輔助手段，使作業(yè)人員的安全得到保障，縮短了停送電時間，提高了電鏟和鉆機的實動率。

2 加強供電設(shè)備設(shè)施安全管理

每年春季、秋季對移動變電站、高壓開關(guān)柜及供電線路進行計劃性檢修，并結(jié)合多年積累經(jīng)驗，編排檢修清單及具體做法。通過計劃性檢修，消除供電設(shè)備及線路缺陷，有效減少因供電設(shè)備及線路故障造成電鏟失控砸壞運輸卡車及傷人事故。

2.1 移動變電站安全檢查消缺

1）查看各移動變電站35 kV 高壓引線松弛度，對不符合要求的進行調(diào)整。

2）對移動變電站地基進行檢查，發(fā)現(xiàn)地基明顯下沉，及時進行處理，并做好雨季排水工作。對主變壓器、避雷器進行全部檢測。

3）檢查35 kV 側(cè)隔離開關(guān)、斷路器、接地刀閘機構(gòu)，保證各機構(gòu)靈活、分合到位、控制系統(tǒng)接線無松動，并清掃絕緣子、配電室衛(wèi)生[3]。

4）檢查各主變壓器壓力釋放閥、油位表、溫度控制器、氣體繼電器、母線及控制線連接、操作機構(gòu)、接地系統(tǒng)等是否正常，對存在問題及時處理；清潔主變壓器油污，對銹跡處進行噴漆處理。

5）檢查6 kV 配電室各開關(guān)操作機構(gòu)、斷路器、配出柜耦合器、控制系統(tǒng)接線是否松動，對存在問題及時處理，清掃絕緣子及配電室衛(wèi)生。

6）核查安全標識、消防設(shè)施、主變圍欄、配電室門鎖、室內(nèi)外照明、指示燈等，存在缺陷及時處理。

7）查看移動變電站外部指示燈及照明燈底座與站體固定處、站頂縫隙處密封，避免雨季發(fā)生漏雨而引發(fā)短路事故。

8）校核移動變電站各配出柜保護系統(tǒng)整定值，并做好調(diào)整記錄[4]。

2.2 高壓開關(guān)柜及線路安全檢查消缺

1）檢查采場高壓開關(guān)柜操作機構(gòu)，若存在問題，進行調(diào)整并清掃柜內(nèi)外衛(wèi)生；對回路進行檢查測試，對控制線路老化嚴重的及時更換；對保護系統(tǒng)整定值進行實時調(diào)整，并做好記錄。

2）對采場在用高壓電纜全面檢查，對破損的電纜進行硫化熱補；對電纜絕緣情況進行測試，并做好記錄，保證其完好性。

3）檢查耦合器、電纜頭、分線箱運行狀況，對密封存在問題、插頭過熱進行更換處理。優(yōu)先考慮就近供電原則，優(yōu)化調(diào)整供配電設(shè)備、線路負荷分配，避免發(fā)生過負荷運行。

4）對采場防控口位置進行檢查，避免雨季泄洪對下部供電設(shè)施造成浸泡，發(fā)生短路或觸電事故。

3 技術(shù)創(chuàng)新保障安全供電

3.1 移動變電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)

對無人值守移動變電站加裝遠程監(jiān)控系統(tǒng)，對采場23 臺移動變電站、43 臺高壓開關(guān)柜的電壓、繼電保護參數(shù)值、開關(guān)位置信號等進行監(jiān)測；對周圍環(huán)境信息等運行狀態(tài)信息實施遠程監(jiān)測，生成相關(guān)圖表，繪制曲線便于數(shù)據(jù)分析，保證供電設(shè)備安全運行[5]。

3.2 采場高清監(jiān)控攝像頭系統(tǒng)

通過對采場環(huán)坑布置監(jiān)控設(shè)施、危險路段動態(tài)監(jiān)測裝置，之后將實時視頻信息傳輸?shù)浇K端電腦或手機上，實現(xiàn)各平盤設(shè)備運行情況及工程位置一目了然，同時也便于梳理采場各平盤供電設(shè)備設(shè)施及電纜線路的布置情況，另外，對現(xiàn)場供電作業(yè)人員、電纜車等輔助設(shè)備可全程監(jiān)控，起到監(jiān)督作用，從而實現(xiàn)供電人員規(guī)范化作業(yè)，輔助設(shè)備標準化運行，從而對現(xiàn)場安全生產(chǎn)打好堅實的基礎(chǔ)。

3.3 過路電纜敷設(shè)工藝的改進

露天采場供電電纜線路經(jīng)常性出現(xiàn)過路問題，以往采取電纜挖溝地埋方式、架設(shè)電纜橋架（龍門架型，電纜捆綁在橫梁上）方式解決，但是存在大的弊端，挖溝地埋方式，只適合端幫路相對永久的干道處，不適合采場推進速度快的平盤道路，經(jīng)常性需要把電纜提出來，對電纜損傷大，占用時間長，而且封道作業(yè)影響正常生產(chǎn)組織。架設(shè)電纜橋方式，不容易造成電纜損傷，需要專用清障車托舉挪動位置，靈活性較好，但受采場道路寬度和坡道、彎道制約，在雨雪天，容易發(fā)生過往車輛側(cè)滑到電纜橋架上，發(fā)生事故，特別是隨著采場運輸卡車載重量增大趨勢，車體加寬，運輸卡車過往原有電纜橋架時兩側(cè)安全距離小，更是容易發(fā)生剮蹭事故。另外，電纜橋架對運輸卡車的防撞預(yù)警雷達系統(tǒng)造成誤動作，發(fā)生急剎車事件，也是出現(xiàn)了新的安全隱患。后期研制了地埋電纜開槽機替代電纜橋架工藝，在敷設(shè)過路電纜得到了成功的應(yīng)用，省去了以往卡車過往電纜橋架時，提前減速剎車避讓，節(jié)約油耗及相關(guān)配件費用，同時，消除了運輸卡車防撞預(yù)警系統(tǒng)誤動作事件，從而極大地提高了經(jīng)濟效益和運輸卡車運行安全系數(shù)。

3.4 移動變電站35 kV 側(cè)保護控制系統(tǒng)消缺

加拿大移動變電站（UEE 35/6.3 kV-5 000 kVA），35 kV 側(cè)保護控制系統(tǒng)存在嚴重威脅人身與設(shè)備安全的2 大缺陷：①架空線路送電，主變正常工作時，在保護控制回路電源、保護裝置等工作異常時，移動站二次母線以上保護以及主變壓器保護將完全失效，主變處于無保護運行狀態(tài)極可能出現(xiàn)因保護控制系統(tǒng)不能及時、可靠動作而造成故障擴大燒毀主變壓器，嚴重時還將造成上一級110 kV 變電所事故停電；②架空線路停電，35 kV 側(cè)主真空斷路器不跳閘，停電后有時需拉開35 kV 隔離開關(guān)，由于主變?nèi)萘枯^大，送電時造成帶負荷合隔離開關(guān)，產(chǎn)生嚴重的電弧，在陰雨潮濕天氣，可引發(fā)嚴重的三相弧光短路故障，造成上一級110 kV 變電所事故停電，嚴重威脅操作人員人身與設(shè)備安全。

通過對移動變電站（UEE 35/6.3 kV-5 000 kVA）35 kV 側(cè)變壓器綜合保護模塊SEL-351 進行升級，對保護控制系統(tǒng)進行優(yōu)化改進，達到完全消除35 kV 側(cè)保護控制系統(tǒng)缺陷，保障人身與設(shè)備安全，減少設(shè)備故障對采場正常生產(chǎn)的影響。

3.5 提升電能質(zhì)量保證安全供電

3.5.1 電能質(zhì)量差的原因分析

1）供電系統(tǒng)使用同一電源的用戶多，用戶均有擴能趨勢。自備電廠關(guān)停，采場35 kV 架空線路無法正常延伸、用電負荷極不均衡，通常都存在集中啟動集中作業(yè)情形，對電網(wǎng)電能質(zhì)量要求高，加劇了電能質(zhì)量下降。諸多因素造成電能質(zhì)量差，曾出現(xiàn)夜間大容量設(shè)備無法啟動、電壓降大，發(fā)生突然停機失控事件，存在安全隱患，急需解決。

2）自備發(fā)電廠機組停運后，220 kV 變電站由雙主變運行變?yōu)槟壳皢闻_主變運行，電源系統(tǒng)總?cè)萘孔兊帽∪?，電源沒有了發(fā)電廠無功電源補償點，系統(tǒng)無功自動調(diào)節(jié)補償能力下降，用電高峰時功率因數(shù)下降，導(dǎo)致電能質(zhì)量下降。由于準能集團公司生產(chǎn)工藝所限，用電負荷極不均衡，相鄰露天煤礦夜間負荷大，白天負荷小，對電網(wǎng)沖擊極大。負荷高峰時超過10 萬kVA，低谷時約1 萬kVA，目前只能通過頻繁調(diào)節(jié)主變壓器分接開關(guān)和投退無功補償裝置來勉強維持電壓平衡。黑岱溝露天煤礦受采場位置轉(zhuǎn)向，相鄰哈爾烏素露天煤礦采場、排土場工程位置影響，致使35 kV 架空線路不能正常延伸，無法實現(xiàn)雙向供電，只能采取延長供電電纜的方式為坑下設(shè)備供電。哈爾烏素露天煤礦受征地影響環(huán)坑線無法建成，導(dǎo)致只能采取單線路接待多負荷的方式供電。

3.5.2 提高電能質(zhì)量的措施

1）從源頭上解決供電網(wǎng)絡(luò)變壓器容量不足。依據(jù)準能集團公司目前用電量，從矸石發(fā)電公司一期2×150 MW 機組升壓站直供，一方面可以為公司節(jié)約電費，另一方面可以徹底解決公司電能質(zhì)量差問題。根據(jù)用電負荷變化情況核算220 kV 變電站主變?nèi)萘?，測試供電系統(tǒng)功率因數(shù)變化規(guī)律，結(jié)合原有的無功裝置設(shè)計滿足要求的無功補償裝置。對供電公司所轄220 kV 變電站2 臺12 萬kVA 主變并列運行，解決電網(wǎng)在負荷高峰時期容量不足的問題。存在問題：由于哈爾烏素露天煤礦目前受征地影響用電負荷較小，在哈礦恢復(fù)正常生產(chǎn)后實行2 臺主變并列運行，以觀其效[6-7]。

2）從負荷側(cè)進行合理優(yōu)化配置。黑岱溝露天煤礦坑下移動式箱變接待的負荷不能超過箱變總?cè)萘康?0%，將對電壓敏感性一致的設(shè)備集中在同一臺箱變上供電。一方面采用大截面電纜供電；另一方面采取延長架空線路，縮短電纜供電距離的方式減少電壓損失。同時，供電公司加強電壓監(jiān)控，及時調(diào)整變壓器分接開關(guān)和無功補償裝置以保證電壓工作在允許范圍。供電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減少系統(tǒng)阻抗，進而減少電壓損失，進一步優(yōu)化坑下供電方案，探討6 kV 架空線下坑以及開關(guān)柜與用電設(shè)備一對一供電模式，解決坑下壓降太大、故障率高發(fā)、影響設(shè)備正常運行的問題，保證供電可靠性，以保障用電設(shè)備的高效運轉(zhuǎn)[8-9]。

4 結(jié)語

針對大型露天煤礦采場供電安全管理，從安全生產(chǎn)組織管理、供電設(shè)備設(shè)施安全管理，采場高清攝像頭及移動變電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)投運，過路電纜敷設(shè)工藝的改進，電能質(zhì)量提升等方面進行研究，從而提升了露天煤礦采場供電安全的可靠性及管理水平，保障了現(xiàn)場作業(yè)設(shè)備及人員的安全。