浅谈提高煤矿供电安全可靠性_如何搞好煤矿供电安全

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浅谈提高煤矿供电安全可靠性

作者:姚福涛

单位:神华宁夏煤业集团石槽村煤矿

摘要：近年来，煤矿的供电的安全稳定性引起了诸多方面的关注。文章首先分析了煤矿供电的现状，进而指出了煤矿供电系统存在安全隐患等问题，并分析了问题产生的原因，在此基础上，根据多年的实践经验，查阅了相关文献，提出了一些改进措施，希望对同行提供借鉴。关键词：煤矿供电；安全可靠；措施

煤矿供电系统是矿山生产的重要动力保障，几乎所有煤矿生产装备都是直接或间接以电力为动力，一旦电力中断，生产将被迫停止，同时由于煤矿井下存在瓦斯和涌水，停电后极易发生瓦斯积聚、淹井等恶性事故。现就如何提高煤矿高压供电系统安全可靠性，提供一些具体对策与措施。

一、提高煤矿供电安全可靠性的意义

我国煤炭开采主要是井下作业，由于其特殊的开采空间结构，使得煤矿井下作业环境相对恶劣，矿井内充满了大量的瓦斯等易燃易爆的气体，若果处理不当，容易造成重大的矿难事故。因此，提高煤矿供电安全可靠性，对保护矿井工作人员生命安全、避免国家经济的巨大损失有重要的意义。提高煤矿供电安全的可靠性将有助于促进矿井作业的安全性提高，一方面，采用新的技术，防止了漏电造成的瓦斯爆炸，保护了矿井工作人员的生命安全，另一方面，供电系统地稳定性，有助于帮助工作人员更加熟悉矿井的工作环境，在开采中避免了认为不小心造成的矿难；提高煤矿供电安全的可靠性，在发生事故时，可以有效地帮助工作人员升井，逃离现场，尽可能的降低人员的伤亡，也有助于后期救援工作的展开。

二、煤矿供电安全现状分析

近年我国的矿难多次发生，多因供电系统安全可靠性不高，其主要原因是企业对煤矿供电安全可靠性不重视，对煤矿业发展估计严重不足，导致在矿井设计之初埋下了安全隐患。2.1设备老旧，没有及时更新

随着矿井作业开采量的加大和机械化程工作效率的提高，煤矿的开采对电力设备的安全可靠性也不断提高要求，目前电力系统自动化、自能化开始广泛应用，而在煤矿的供电系统中，由于很多企业为了节省对新设备投入，缺乏安全管理意识，使得存在安全隐患的旧设备继续运行，直接影响了矿井供电的安全可靠性。2.2 主变压器超负荷运行

随着经济的发展，市场对煤炭的需求量也在不断的增加，加上煤炭行业的激烈竞争，在利益的驱逐下，许多矿区的煤炭产量超出了设备承受的范围，使得煤炭开采设备处于高负荷的运转状态。此外，一些矿井虽然更换了设备，但是配套的电力供应系统没有跟进，还是采用旧的低压供应系统，在大功率设备运行时易导致中央变电站的主变电器不能满足用电负荷，从而导致变电器绝缘老化、供电性能降低，进而导致变电站烧毁引发火灾。2.3 谐波对电网的干扰

大功率的大型电机设备，如主井提升系统，在复杂的底下矿井开采工作中，受环境的影响，这些设备产生的谐波分量将会与电网产生的电磁波相互作用，对电网形成一定程度的干扰，导致供电电压不稳定，进而导致设备不能正常的工作，产生启动电源设备不动或者没有进行操作自己发生转动等现象，影响了矿井供电的安全可靠性。目前，变频技术已广泛应用于矿井供电系统，这样可以减少谐波的干扰，也降低了矿井点能到额输出量，间接地节省了企业的生产成本。

2.4供电电源的不合理使用

由于煤矿生产的特殊性，其主要生产设备如立井提升机、主排水泵、通风机等均属于一类负荷，这就要求煤矿的供电系统具有更高的安全可靠性。通常情况下，矿井中建设有双回路电源线，一旦一路发生故障，另一路将承担所有的负荷。根据相关的法律法规规定，每个矿井中都应当设置两个或两个以上且来自不同电网的不同电源线，以保证生产设备的正常运行。但在实际生产实践中，我国许多煤矿开采企业并未严格按照规定对电路进行设置，对于自身带有发电设备的矿区，为了节省成本，虽然采用了两回路电源，但由同一变电站引出，一旦变电站发生技术故障，造成两回路电线同时障碍。

2.5主变压器过负荷运行 由于目前市场上对煤炭的需求量增加，加之煤炭行业的内部竞争，许多煤矿的生产量已经超过了应该承受的范围。产量的上升就需要更换大功率的采掘设备，但是很多矿井都是只更换设备，没有及时进行供电系统的整改，在低压系统中增加大功率设备，导致中央变电所的主变电器容量不能满足用电负荷的增加，使变压器在过电压的状态下长期运行，引起变压器绝缘老化、变压器过热、供电性能降低，从而导致变压器烧损引发火灾。

5.6谐波污染 目前各类矿井中使用的开采设备和控制设备都是高科技产品，集中了电子技术、计算机技术，提高了矿井电气的自动化水平，电气网络中的半导体设备产生一定的谐波分量，这些谐波分量会直接反馈到矿井的低压供电系统中，污染电网。谐波的污染就会导致供电电压产生严重畸变，造成各类继电保护出现误动和拒动现象。

2.7防爆电器的防爆性不合规范 要有效保证井下供电系统的安全、可靠，保障相关人员的人身财产安全，国家在文件中明令淘汰和禁止使用在操作过程中会产生较大能量电弧的分支线路空气开关。但是在实际的生产中，部分煤矿企业因为改造资金不足和相关企业法人的忽视，这些开关设备仍然是矿井的主要电源控制开关，这对煤矿矿井低压供电系统可靠性和井下从事煤炭生产人员和设备的安全产生严重的威胁。

2.8 人为误操作 煤矿企业为了提高煤炭的生产量，经常在矿井中进行多工种同时作业，这就给安全用电提出了更高的要求。煤炭开采中，现有的技术装备和工人操作技能素质水平都会产生极大的影响，加之井下安全用电制度的不完善，井下电工疆场出现误操作或违章作业，这样不仅会导致工作人员触电伤亡，同时会出现设备带电作业，其产生的电火花就会引燃井下的可燃气体，造成严重的瓦斯爆炸事故。

三、提高煤矿供电安全可靠性的有效措施 3.1加大投入，淘汰旧设备，购置先进的设施

煤矿开采不能只注重眼前的经济利益，应该将目光放在矿区长期的安全稳定上，加大对供电系统安全稳定性的投入，淘汰旧设备，不仅保证了煤炭的稳定产量，还能保证矿井的安全性。此外，要设置合理的专项供电安全预算资金，以及时的更换设备，引进先进的技术。同时还要注意，若发现井下防爆电气设备的性能遭到破坏，必须向有关部门报告，并及时更换处理，以确保供电的安全性。

3.2 引进新的技术，尽可能的消除设备产生的谐波

可利用静止无功发生器技术，通过将大功率设备的电子器件的高频开关来实现无功能量的变换，以有效的抑制矿井下供电系统中设备运行产生的谐波，避免供电网络受到谐波的干扰，提高供电的安全可靠性。3.3构建合理的井下供电结构

为了使煤矿供电系统更加安全可靠，就需要对原有的结构进行改造，并构建一套满足现实生产需求的电网供电体系。严格按照有关规定，合理的对井下的电路设置，在地面上的变电站通过消弧线圈接地、双电源、分段运行等方式对矿井中央变电站进行供电，再由中央变电站向各个区域进行供电，并及时的优化线路，尽可能的减少变压器的负荷，进而保证整个供电系统有效的稳定运行。

3.4积极构建完善的煤矿供电系统结构

针对我国煤矿供电系统电源位置选取不合理问题，要求相关部门要积极做好煤矿供电系统的电源位置设立工作，提高电源安装科学性。在进行电路与机械设备连接过程中，要确保每一个机械设备都有其独立的线路，严禁在同一支路上连接多个设备，以提高机械设备的运行安全系数。在进行供电电路铺设过程中，要积极处理掉多出的冗余线路，不断提高供电系统的电路连接质量，优化供电系统，提高供电系统的工作效率。

3.5积极更换高容量变压器

针对我国煤矿企业供电系统中主变压器容量过小、常发生超负荷工作的问题，要求煤矿企业要积极进行主变压器的更换工作，提高主变压器的容量，提高供电系统的供电效率。同时，还要做好对煤矿供电系统的检修力度，尤其是对主变压器的检修，要求煤矿企业安排专业人员进行主变压器的检修工作，必要时要对检修人员进行技能培训，以不断提高检修人员的综合素养。

3.6通过改造电网实现“双电源、双回路”供电

改造前电网为单电源供电，因此安全可靠性差，常出现断线、短路、开关爆炸、绝缘击穿等故障，不利于煤矿安全生产工作的顺利开展。煤矿供电系统改造是个复杂的系统工程，一般情况下煤矿供电电压等级有两种形式，即35kV和110kV，前者的线路经济负荷为20MW，供电覆盖范围直径为15千米，后者线路经济负荷为80MW，供电覆盖范围直径为50千米。由于该矿方园为30千米，所以改造时仍选用35kV供电电压等级。同时，为了保证电网的供电安全，决定新建容量为50MW的矸石热电厂，作为第二供电厂，并在原电路的基础上新建2条35kV联络线，这样就实现了“双电源、双回路”供电。

3.7应用新技术提高输电线路的安全技术性能

改造前供电系统安全可靠性差最主要的表现形式为线路故障，尤其是雷击线路故障。一是由于受雷电的影响，电网线路的实际耐压水平严重下降；二是由于接地装置多年埋藏在地下，腐蚀严重，接地效果不佳。针对诸类问题该厂进行了以下改造：①重新布置安装接地装置；②将普通型悬式瓷瓶用复合型绝缘子来代替；③在雷电多发的部分杆塔上安装路避雷器。采用了上述技术措施后，削减了雷电过电压的幅值，再加上绝缘子耐压水平的提高和避雷器的保护，使绝缘子击穿事故明显减少，重合闸成功率显著上升。为进一步提高线路防雷水平，我们在线路改造时，提高防雷设计标准，对35kV全线架设避雷线，减少避雷线保护角。在35kV系统主变的中性点上还安装了型号为KD-XH01-630/35全自动电容电流补偿装置，防止发生雷击闪络后建立稳定的工频电弧。另外，在变电站35kV母线上加装“备自投”保护装置，当一条线路发生停电故障时，停电线路的负荷能及时转移。为增强抗自然灾害的能力，用钢管塔、角铁塔替代拉线杆。对110kV和220kV联网线路，采用安装防绕击避雷针和绝缘子喷涂子的技术来提高防雷、防污闪能力。

3.8优化变电站结构模式，建设现代化变电站

改造前变电站采用屋内结构，单母线分段结线，GBC-40.5（F）组合式开关柜，少油或真空断路器。室外结构的变电站因阳光直射导致绝缘材料、密封件老化快，金属材料腐蚀快，发热故障多。维修工作量大。针对这些现象，决定采用继电保护设备微机化技术，用综合自动化系统全面代替常规的二次设备和电磁式传动装置，为电网稳定运行提供条件。在生产厂家的协助下，我们对微机保护装置的设计、生产、安装调试工作进行了密切的合作，并不断总结经验。如二次接线应用科学的设计理念，测控和计量、备自投等电流回路串接、优化测控电流回路路径，简化测控电流回路；保护回路电流极性端与装置极性端点对点，使流变与装置相角差最小，保证测控和保护电流精度，降低模拟量波形的失真度。主变保主保护、后备保护、测量电流回路由独立控制电缆实现。为使现有的二次系统与综合自动化系统有机地结合，提供系统运行可靠性，我们对已有的二次回路作必要的技术改造，例如：主变电流互感器差动保护绕组三相联结接线形式由△形改成Y形接线，开关柜上开关变位指示灯和分合闸回路的改进。改进电压切换回路，增加互感器闸刀辅助接点。保护测控电压电源直接由电压互感器接入电压切换装置，经电压并列装置，采用放射式接线方式，交流电压引入测控装置，通过各装置电压开关控制。各装置电压回路互不干扰，计量回路与保护测量回路分开，保证计量准确性。同时做好直流系统改造工作，为变电站综合自动化系统提供可靠的工作电源。

3.9采用先进技术和理念加强变电站运行管理工作

（1）运用微机五防操作装置，保证按安全程序操作，杜绝误操作事故的发生。电气误操作事故最难防治，过去常用电气联锁和电磁锁来实现开关与闸刀之间的闭锁，但这些装置容易发生故障，对复杂的倒闸操依靠机械闭锁实现五防十分麻烦，也就是说实现“系统”闭锁困难。而微机防误系统能方便实现各种闭锁功能，可以实现以往不能实现或者是很难实现的防误功能。运行表明，微机五防效果显著。

（2）利用红外诊断技术发现电气发热问题，减少运行设备非计划停运时间。许多重大事故的发生都起源于设备的发热缺陷；但由于高压设备发热原因多方面的，涉及到设备制造、安装质量、气温变化、电化学腐蚀等多方面因素。因而要消除设备异常发热是一个十分复杂的问题，也是变电站最常见的安全隐患。为此，我们引进了红外热成像技术，发现了用常规方法不能识别的因材质、涡流、接触不良等原因造成的设备过热百余处。我们根据GB/T11022-1999《高压开关设备和控制设备共同技术要求》、GB763-1990《交流高压电器在长期工作时的发热》、DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》中有关运行设备允许温升规定要求和从事电力设备红外检测积累的工作经验进行了分析，并有针对性地提出了处理建议。在设备停电检修时，证实这些隐患如不及时处理，任其发展，极易造成事故。

以上所述，仅仅是工作中一些实践经验总结和体会。提高煤矿供电系统可靠性是一项长期、持久的工作，是一个庞大而复杂的系统工程，影响可靠性的内外因素很多，要把它做好，需要人、物、环境、系统、管理等诸因素、各环节的相互支持，整体协调配合。对于提高煤矿供电可靠性而言，没有最好只有更好 参考文献：

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[4]李洪美.姜红年.提高煤矿供电安全可靠性的探讨[J].能源技术与管理.2010（01）