煤矿供电安全问题分析及改进措施

宋文斌

(大同煤矿集团公司同生峪沟煤业有限公司)



煤矿供电安全问题分析及改进措施

宋文斌

(大同煤矿集团公司同生峪沟煤业有限公司)

摘要煤矿供电系统存在的安全问题依然是影响煤矿安全生产的重要因素，针对现阶段煤矿供电系统存在的安全问题，提出了井下供电系统的优化方案，并就提高煤矿供电安全可靠性的具体措施进行了探讨，对于确保煤矿供电系统的安全稳定运行有一定的参考价值。

关键词煤矿供电系统安全问题优化方案措施

煤矿生产作业环境恶劣，且作业空间内存在瓦斯、煤尘等易爆物质，如果供电系统不合理，出现漏电等现象，势必引发严重的煤矿安全事故[1-2]。为此，有必要针对煤矿供电系统存在的安全问题，结合煤矿供电系统的实际运行情况，采取有效的安全技术措施，同时加强对供电设备更新与维护方面的投入，为井下安全生产提供保障。

1问题分析

1.1供电电源不合理

煤矿在生产过程中，对于矿井内的通风机、承载矿工的提升机和主排水泵等属于同一类负荷的设备，须要确保安全、可靠的供电[3]。主通风机的正常运行是避免瓦斯事故的必要条件，立井提升系统持续供电是井下遇险逃生的重要保障，矿井排水系统的正常工作是井下正常生产的重要条件，以上设备均需确保安全供电。电源线路设置不合理是供电安全隐患出现的主要原因。《煤矿安全规程》规定：确保矿井供电的电源线路有2个回路，当任一回路发生故障无法正常供电时，另一回路应能满足矿井供电需求。《煤矿安全生产基本条件》规定：矿井须保证供电系统为双回路电源线路，双回路电源线路应分别从2个或2个以上不同的电力网输出。但目前仍有相当一部分矿井在生产过程中，未严格执行上述规定，特别一些自身建有发电厂的煤矿，为降低生产成本，常由同一区域的变电所或发电厂输出双回路电源线路，易导致双电源同时失效，引发矿井事故。2005年，某煤矿发电厂便发生了类似事故，该煤矿的供电系统被设计为从同一发电厂的不同母线段输出双回路电源线路，当发电厂的1条母线进行检修时，电源线路从1条母线倒至另1条母线，由于待倒至的母线支持瓷瓶绝缘发生损坏，导致变电所继电保护动作，发电厂内的1台发电机组解列，5 对由该母线供电的线路全部停止，直接导致该矿区停止供电21 min。

1.2实时检测系统自动化水平低

由于受成本及技术水平的影响，相当一部分煤矿未对井下低压供电系统配备合适的在线监控系统[4]。虽然近年来，一些大中型煤矿完善了井下供电检测系统，但仍有部分小型煤矿仅使用传统的或自动化水平较低的监控系统，无法将井下供电系统的运行情况及时地反馈至地面调度部门，若不及时消除存在的安全隐患，则易演化为事故，威胁井下矿工的生命安全。

1.3井下长距离输电能力不足

随着煤矿机械化程度的不断提高和管理的不断完善，煤矿的生产规模不断扩大，随之回采巷道和掘进巷道的走向长度不断增加，如此便对井下的供电线路提出了更高要求。该类由于采掘巷道的增长而提出的低压超长距离供电方式往往成为瓦斯、煤尘爆炸和电气设备损毁等事故发生的重要原因之一。电缆截面较小，电机非正常启动和使用传统的馈电设备是导致低压超长距离供电方式存在安全隐患的主要因素。

1.4供电系统负荷容量过大

目前，煤矿原设计供电容量远小于供电系统负荷容量，直接导致主变压器长期低效运行，不仅降低了电能质量，而且极易出现电缆发热、变压器过热以及绝缘老化等现象，严重时可能导致瓦斯爆炸，严重威胁井下安全生产。

1.5防爆型电器设备不规范

对于煤矿安全生产，政府相关部门制定了严格的安全管理条例，明确规定了煤矿井下工作中，严禁使用可能产生能量电弧的分支线路接口或空气开关等。但现阶段仍有部分煤矿忽视该类规定，在防爆型电气设备中违规使用已被禁用的电器设备元件，为井下作业埋下了安全隐患，严重影响了煤矿井下供电系统的安全可靠性。

2井下供电系统方案优化

(1)装备2台升压隔离装置，其中1台处于运行状态，另外1台处于带电备用状态，地面变电所通过升压隔离装置向井下采区作业面上的动力、电器、照明等设备供电，同时井下变电所馈电盘柜提供给通风系统、给排水系统安全电能。

(2)安装低压漏电保护器馈电开关，完善供电系统的漏电保护体系，实现漏电保护[5-6]。

(3)在井下设置完善的接地网和接地级，与接地扁钢、铜线以及等电位连接体形成完整的保护接地。

(4)井下交流控制回路的供电是按36 V、电气设备按127 V进行的，而动力电压等级的优化布设按机电设备功率容量进行，即6 300，660，380 V。

(5)继电保护系统装置按设于电动机内的控制箱内，用矿用低压磁力启动器或真空启动器控制高低压电动机，尽可能避免漏电、过流和短路等现象的出现。

(6)汇集工作接地与系统接地到井下主接地极，确保接地网构成合理。井下供电系统采用带有安全标志的阻燃性电缆。优化井下供电系统各部分设备和操作流程，确保各设备的运行状态良好。

3提高煤矿供电安全可靠性措施

(1)优化煤矿供电系统结构。在矿井供电系统中，独立运行每个分支回路并避免分支中接触到其他负荷，根据矿井的实际情况及时调整供电结构，减少不必要的过渡环节，提升煤矿供电系统的稳定性和可靠性，降低电能消耗，降低煤矿运营成本。

(2)引进消除谐波装置及动态无功补偿装置。将两者引入到供电系统中，通过自动调节，避免井下电气设备运行过程中产生的谐波分量对供电系统的冲击，为煤矿开采电气设备的运行提供更加优质的电能，既保证了供电系统运行安全又延长了设备的使用寿命，保证了煤矿的经济效益。

(3)完善继电保护系统。应用选择性断电控制技术和分级闭锁低压进行供电系统继电保护设计和技术改造，为矿井提供安全可靠的电能，确保井下各机电设备高效稳定运行，避免人为事故的发生，从而达到提高煤矿防火防爆综合安全水平的目的。

(4)扩展在线实时监测系统的应用范围。将在线实时监测系统配套安装于煤矿井下供电系统中，实时监控供电系统的运行情况，将可能存在安全隐患的电气设备及时反馈至地面调度部门，便于对所需的电气设备重进行新选型和替换。

4结语

针对煤矿供电安全问题，分别就井下供电系统优化方案以及提高煤矿供电安全可靠性措施进行了详细探讨，对于确保煤矿供电系统安全可靠运行、节约电能，降低运营成本有一定的借鉴价值。

参考文献

[1]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(1)：23-24.

[2]张尊国.煤矿井下供电安全技术措施探讨[J].中国科学纵横，2013(14)：75-76.

[3]张栋梁.提高煤矿井下供电安全技术措施探讨[J].内蒙古煤炭经济，2012(9)：80-81.

[4]兴玉山.煤矿供电安全技术措施探讨[J].中国科技投资，2013(30)：50-51.

[5]国家安全生产监督管理局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2002.

[6]周世建.浅谈煤矿安全供电管理[J].科技信息，2012(14)：34-36.

(收稿日期2016-01-13)

宋文斌(1977—)，男，工程师，037041 山西省大同市。