煤礦井下供電可靠性分析

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摘要：本文對(duì)保障煤礦井下供電可靠性的意義進(jìn)行分析，對(duì)煤礦井下供電可靠性的完善舉措實(shí)行探討，可通過(guò)不同方向出發(fā)確保煤礦井下供電的可靠性，比如：完善井下供電方案、合理布設(shè)井下供電系統(tǒng)、進(jìn)行變壓器設(shè)計(jì)、改進(jìn)繼電保護(hù)系統(tǒng)等，進(jìn)而達(dá)到煤礦企業(yè)方面對(duì)于井下供電可靠性的要求。

關(guān)鍵詞：煤礦；井下供電；可靠性

當(dāng)前，社會(huì)各界人士越來(lái)越關(guān)注煤礦生產(chǎn)安全問(wèn)題，所以煤礦企業(yè)更加重視煤礦井下供電可靠性狀況。因?yàn)榫麻_采空間比較有限、對(duì)供電安全要求較高，開采時(shí)為確保供電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定需有效分配井下供電負(fù)荷，從而切實(shí)處理諧波污染問(wèn)題、設(shè)備配套問(wèn)題[1]。不僅如此，而且應(yīng)明確煤礦井下供電系統(tǒng)運(yùn)行方式技術(shù)要求，編制相應(yīng)的井下供電方案確保井下供電系統(tǒng)運(yùn)行效果、安全。

1.保障煤礦井下供電可靠性的意義

供電可靠性即為確保供電的連續(xù)性，由于突然中斷供電對(duì)于產(chǎn)量的影響非常大，同時(shí)會(huì)在一定程度上對(duì)機(jī)電設(shè)備構(gòu)成損害，引發(fā)人員傷亡問(wèn)題。若發(fā)生礦井主通風(fēng)設(shè)備停電情況，易發(fā)生瓦斯爆炸、井下人員傷亡安全事故；對(duì)于煤礦井下存在瓦斯、地下用水情況來(lái)講，如果中斷供電易致使工作人員發(fā)生窒息、瓦斯爆炸、礦井淹沒等狀況，故而確保煤礦井下供電的可靠性是非常關(guān)鍵的。

2.煤礦井下供電可靠性的完善舉措

(1)明確煤礦井下供電系統(tǒng)運(yùn)行方式技術(shù)方面的要求遵循國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局及煤礦安全管理局的相關(guān)煤礦安全條例，采取2回路電源供電運(yùn)行方式，可延伸至井下采區(qū)變電所，如此一來(lái)有助于保證井下供電系統(tǒng)運(yùn)行效果、安全。與此同時(shí)，局部通風(fēng)系統(tǒng)供電井下變電所可選擇分列方式運(yùn)行，保證井下通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定[2]。供電系統(tǒng)供電情況直接關(guān)系到井下作業(yè)面機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀況，因而井下2回路供電電源可通過(guò)并列方式運(yùn)行，采取2臺(tái)使用、1臺(tái)留作備用方法進(jìn)行處理，然后按照分列運(yùn)行供電。此外，應(yīng)根據(jù)井下采區(qū)供電機(jī)電設(shè)備類型、負(fù)荷等級(jí)明確供電計(jì)劃、運(yùn)行方法，確保礦井生產(chǎn)的質(zhì)量和安全，及井下作業(yè)狀況。

(2)完善井下供電方案、合理布設(shè)井下供電系統(tǒng)圖1井下供電系統(tǒng)的布設(shè)井下供電電源通過(guò)地面變電所通過(guò)2臺(tái)升壓隔離裝置處理，于井下采區(qū)作業(yè)面提供電能。地面2臺(tái)升壓隔離裝置利用1臺(tái)使用、1臺(tái)備用的形式運(yùn)行，以雙電源于井下采區(qū)作業(yè)面電氣設(shè)備、照明，以及動(dòng)力設(shè)備等供電。如此一來(lái)，井下變電所可于排水、通風(fēng)等系統(tǒng)提供雙回路電源。井下動(dòng)力電壓等級(jí)可遵循機(jī)電設(shè)備功率容積布設(shè)，即為6.35kv、660V、380V。照明設(shè)備、信號(hào)設(shè)備、煤電鉆設(shè)備，以130V供電、交流控制回路通過(guò)36V供電。在此之后，構(gòu)建漏電保護(hù)機(jī)制模式，使用低壓漏電保護(hù)器饋電開關(guān)加強(qiáng)對(duì)漏電的保護(hù)，嚴(yán)格控制漏電、觸電情況的發(fā)生。井下則需遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置接地網(wǎng)、接地極，合理使用接地銅線、扁鋼和等電位聯(lián)結(jié)體等構(gòu)成完整的礦井接地網(wǎng)，達(dá)到井下供電的可靠性要求，而井下高低壓電動(dòng)機(jī)建議選擇低壓磁力啟動(dòng)器/真空啟動(dòng)器，于電氣控制箱中安裝繼電保護(hù)裝置，做好電動(dòng)機(jī)短路、漏電，以及過(guò)流等方面的防護(hù)工作。采區(qū)掘進(jìn)工作面中應(yīng)用繼電保護(hù)閉鎖裝置，進(jìn)行風(fēng)電閉鎖、瓦斯電閉鎖處理，于回采工作面建立防護(hù)系統(tǒng)達(dá)到瓦斯電閉鎖的效果。不僅如此，井下供電電纜應(yīng)按國(guó)家煤礦井下供電安全技術(shù)規(guī)定，進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品的安全標(biāo)志工作顯示阻燃性電纜相關(guān)標(biāo)志，以便加強(qiáng)井下供電運(yùn)行維護(hù)，促使所有設(shè)備穩(wěn)定、安全運(yùn)行[3-4]。煤礦井下作業(yè)環(huán)境較差，容易受到外界因素影響危及到供電安全狀況，因此，需要保證井下長(zhǎng)距離供電可靠性、合理布設(shè)供電系統(tǒng)?？稍谔岣呔鹿╇婋妷旱燃?jí)、分列分段供電、增加供電電纜截面、完善供電計(jì)劃等基礎(chǔ)上，聯(lián)系井下供電系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)情況，做好相應(yīng)的供電系統(tǒng)維護(hù)工作，進(jìn)而提高井下作業(yè)的效果和安全。

(3)加強(qiáng)煤礦井下供電的可靠性對(duì)策如果煤礦井下負(fù)荷供電中斷，容易構(gòu)成人員傷亡、設(shè)備損壞情況，這時(shí)必然無(wú)法有效維護(hù)煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和利益。針對(duì)于此，需要確保井下供電的安全性、可靠性，可在各個(gè)礦井通過(guò)2回路電源供電，如果為一類負(fù)荷，如：通風(fēng)、排水、立井提升等系統(tǒng)，建議將井下變電所通過(guò)2路備用電源提供電能。井下供電雙回路電源引入來(lái)源為不同發(fā)電廠/變電所，配置完善的自動(dòng)切換裝置。主要目的：發(fā)生回路問(wèn)題時(shí)自行切換裝置為備用電源回路，以便在最短時(shí)間恢復(fù)供電，提高井下作業(yè)的安全[5]。與此同時(shí)，為提高井下供電的安全、可靠，井下供電2回路電源需要單獨(dú)實(shí)行設(shè)置，不可與其他負(fù)荷分接、共用。如果為大型煤礦可確保井下供電的可靠性，應(yīng)防止發(fā)生2回路電源同時(shí)發(fā)生故障問(wèn)題，同時(shí)合理布設(shè)井下柴油發(fā)電機(jī)、進(jìn)行一類負(fù)荷供電，比方說(shuō)：主通風(fēng)及排水系統(tǒng)、立井提升系統(tǒng)等。

(4)斷路器設(shè)置及變壓器設(shè)計(jì)要點(diǎn)單電源進(jìn)線采區(qū)變電所中，變壓器≤2臺(tái)、無(wú)高壓饋出線時(shí)不需設(shè)置電源斷路器。反之，變壓器數(shù)量＞2臺(tái)、存在高壓饋出線則需設(shè)置進(jìn)線斷路器。變壓器實(shí)行分列運(yùn)行，主要原因?qū)嵭胁⒘羞\(yùn)行期間線路對(duì)地電流增加無(wú)法保證安全。電網(wǎng)絕緣電阻降低無(wú)法確保漏電機(jī)電器運(yùn)行效果，產(chǎn)生漏電問(wèn)題時(shí)易受到檢漏繼電器控制2臺(tái)變壓器饋電開關(guān)因素影響，故此易發(fā)生大范圍停電的問(wèn)題，建議進(jìn)行變壓器分列運(yùn)行處理。

(5)改進(jìn)繼電保護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化煤礦井下供電繼電保護(hù)方案的同時(shí)，應(yīng)不斷改進(jìn)繼電保護(hù)系統(tǒng)，以便為減少供電系統(tǒng)故障、安全事故奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。煤礦井下高壓電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力變壓器等，均應(yīng)遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)合理設(shè)置短路、過(guò)負(fù)荷，以及接地保護(hù)功能，煤礦企業(yè)方面需結(jié)合井下作業(yè)用電負(fù)荷的種類、保護(hù)等級(jí)及應(yīng)用頻率，對(duì)井下供電系統(tǒng)繼電保護(hù)方案完善處理[6]。除此之外，需合理使用新型技術(shù)、設(shè)備保障井下供電的效果，并在發(fā)生故障時(shí)及時(shí)排除故障。

(6)做好井下供電設(shè)備檢修、維護(hù)工作圖2井下供電設(shè)備檢修及維護(hù)煤礦井下供電設(shè)備使用過(guò)程中，功率、容量、性能等會(huì)發(fā)生一定的改變，所以定時(shí)施行升級(jí)改造處理非常必要。這就需要遵循檢修維護(hù)方案，進(jìn)行井下供電設(shè)備維修工作、維護(hù)工作，從而切實(shí)提高供電設(shè)備的性能。相關(guān)需要注意事項(xiàng)：煤礦井下供電設(shè)備維修、維護(hù)時(shí)，如若觀察到防爆電氣設(shè)備防爆性能降低、受損問(wèn)題，則應(yīng)立即作以更換處理，禁止在井下采區(qū)作業(yè)面繼續(xù)投入應(yīng)用。若為陳舊機(jī)電設(shè)備，或是不能達(dá)到安全規(guī)程機(jī)電設(shè)備，需作以更換處理確保供電系統(tǒng)的性能。

(7)有效利用電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)引進(jìn)電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可獲得動(dòng)態(tài)全程監(jiān)測(cè)井下供電設(shè)備的效果，通過(guò)使用該系統(tǒng)能對(duì)井下電網(wǎng)、電氣設(shè)備運(yùn)行加以監(jiān)測(cè)。同時(shí)結(jié)合安全系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息，客觀評(píng)判井下供電系統(tǒng)是否存在故障、故障位置及特征等方面情況，然后聯(lián)系具體狀況編制針對(duì)性對(duì)策處理，將事故區(qū)域電源切斷使非故障區(qū)供電保持安全狀態(tài)[7]。(8)構(gòu)建井下供電結(jié)構(gòu)、采用動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置和消諧裝置所有分支回路均為獨(dú)立運(yùn)行，無(wú)法在分支線路以T和其他負(fù)荷連接，所以需合理調(diào)節(jié)開采供電結(jié)構(gòu)，以動(dòng)態(tài)方式完善內(nèi)部配電線路的結(jié)構(gòu)，有效減少供配電過(guò)度環(huán)節(jié)線路數(shù)量、冗余線路數(shù)量，使得供電系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定運(yùn)行。調(diào)節(jié)設(shè)備無(wú)功、有功容量，可提高煤礦井下供電系統(tǒng)供電質(zhì)量、安全，并為井下機(jī)電系統(tǒng)供電提供支持。此時(shí)，煤礦井下供電系統(tǒng)供電質(zhì)量、功率因數(shù)的電能資源較佳，利于對(duì)機(jī)電運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高次諧波分量加以控制，使得諧波所致供配電網(wǎng)沖擊力下降，有效延長(zhǎng)煤礦開采機(jī)電設(shè)備使用時(shí)間。

3.結(jié)語(yǔ)

煤礦井下供電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)仍存在較多需要完善的部分，故此為保證井下供電的可靠性，應(yīng)以不同的角度出發(fā)做好安全防護(hù)工作，如：合理使用電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置、消諧裝置等，設(shè)計(jì)斷路器和變壓器，進(jìn)行井下供電設(shè)備檢修、維護(hù)等，進(jìn)而有效維護(hù)煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、利益。

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作者：暢彥軍 單位：山西壽陽(yáng)潞陽(yáng)長(zhǎng)榆河煤業(yè)有限公司