提高煤矿供电安全可靠性的探讨

庄永顺 张晓宇

（山西鲁能河曲电煤开发有限责任公司 上榆泉煤矿，山西 忻州 036504）

煤矿是我国重要的矿产资源，不仅对我国经济的发展起着至关重要的作用，还是工业生产中必不可缺的重要能源。由于煤矿大多深埋地下，这就需要矿工深入到地底进行煤矿的挖掘，矿井自身具有一定的封闭性，虽然有排风口，但是依旧存在较大的作业隐患,尤其是在供电系统方面。煤矿的开采需要完善的煤矿供电系统，为矿工的地下作业提供照明条件,然而井下作业的方式，存在较多的易燃易爆的气体，极易发生矿井事故。

一、煤矿供电系统的作用和要求

煤矿中的供电系统主要的作用有几个方面:首先是要用于通风,以避免由于煤矿粉尘导致环境污染以及地下矿井缺氧等问题,另外需要关注的一点是,如果地下矿井超过10分钟没有进行通风,就极易引起粉尘爆炸,这也是供电系统需要保证矿井下通风状况良好的一大原因之一;其次需要用于运输,这种运输主要包括煤矿资源和使用的开采工具设备的运输两个方面;另外也需要用于排水设备的供电、照明等工作,这些都需要电力系统的维持。这就导致了煤矿的供电系统有着很高的要求,在进行供电运输时,不仅需要能够用于应急处理的两套供电系统,更要求供电的系统拥有能够满足矿井内诸多设备的负载要求。另外,两套供电系统中,不能出现太大的差别,绝不可以出现副供电系统无法承担矿井下所有机械设备的负荷能力的情况,这是由于这种状况有可能导致矿井下短路出现火花,而在充满煤炭粉尘的矿井下出现火花,会直接导致出现火灾甚至爆炸,从而出现极为严重的安全事故。

二、煤矿供电系统的现状分析

（一）对供电电源的不合理使用

煤矿的日常生产作业活动需要大量的设备做为基础的保障，常用的设备，如立井提升机、通风机、主排水泵等机械设备都属于一类负荷，这对于煤矿的供电系统的稳定性、安全性有着较高的要求。一般情况下，在矿井中会设置双回路的电源线，这样一旦某一线路出现故障，另一路可以承担全部的负荷，保证矿井供电的稳定性。国家针对矿井的供电系统也有着法律方面的明确规定，要求矿井中应该具有两个或者两个以上的来自不同电网的电源线，以此来保证煤矿生产设备的有效运转。但是在实际的煤矿生产活动中，存在许多的企业对于矿井的开采，并没有严格按照国家的规定进行电路的设置，还有一部分矿区自备发电机，虽然也是采用两回路的电源，但是由于处于同一的变电站，一旦变电站出故障，两个线路回路将同时失效，无法保证矿井供电的稳定性。

（二）主变压器容量不足

目前井下的负荷容量远远大于供电系统所设计的容量，从而使得主变压器长期处于一个低效的运行，不但降低了供电系统的可靠性，还降低了供电质量。并且随着长期这种负荷的运行，也很容易使得变压器出现边缘老化、供电电缆发热等问题，引发煤矿爆炸的现象，不但威胁着矿工的生命，还给煤炭开采业带来巨大的经济损失，还影响着煤炭企业的社会声誉。

（三）谐波的干扰

矿井地下作业运用到的大型设备，例如主井提升系统，其在复杂的地下环境中，受到环境的影响，这些大型机电设备会产生谐波，而这些谐波会与电网产生电磁波的相互干扰作用，这就容易导致电网系统的不稳定性，进而影响到设备的正常使用。针对于矿井存在的谐波干扰，变频技术已经开始运用到矿井的供电系统之中，以此来减少谐波带来的干扰。

（四）人为操作失误导致

人为因素也是影响到供电系统安全的重要因素之一，由于操作人员的安全意识以及专业技能较低，未严格按照矿井地下作业的规章制度以及机械设备的正常操作流程进行操作，这种违规操作的行为，存在极大的安全隐患，容易导致因为人为操作失误出现触电或者产生火花进而引发爆炸等严重的后果。

（五）煤矿矿井供电系统监测系统水平较低

目前有很多煤矿企业由于技术水平和资金能力的有限，为供电系统配备的监测系统水平比较低，无法实时地在线监测井下供电情况，因此使得井下供电系统的数据信息无法及时地反馈到地面。并且也会使得电力调度人员无法在第一时间了解井下供电系统的运行状况，也无法就即将发生的安全隐患及时地做出补救，由此导致事故的发生，不但威胁着矿工的生命，还给煤矿开采企业带来经济上的损失。

三、提高煤矿供电安全可靠性的对策

（一）构建合理的煤矿井下供电结构

构建可靠、合理的煤炭井下供电结构是保障煤炭作业人员安全最根本的方法。根据煤炭的供电电源，提出了以下多种方案：1.为了确保煤炭供电系统的稳定性和安全性，地下井矿应设有2组电源，同时电源应来自不同的变电站或者属于同一变电站的不同主线，以此来保障在一条线路上出现故障时，另一条线路可以正常供电2.地下矿井的电源电路总线上不能再增加任何分支电路。3.地下矿井主通道一定要通风，而且还要完善供电段的排水系统。对于环境较差的煤炭矿井，还要安装一定数量的备用电源。当然，还要保障备用电源在使用过程中电流的持续供应。4.为了保障矿井区的供电安全，要在矿井区安装避雷设备且做好保护措施，并对安装的设备进行定期维护。

（二）煤炭电气设备的安全保障措施

1.外观检查。煤炭工作人员通过观察就能发现的问题有以下几个：①由工作人员的经验判断设备的外部是否有破损，是否有灰尘、水渍、油污以及设备的腐蚀情况。②设备外露零部件衔接点有无变色现象。当出现此类情况时，要重点排查设备的散热、升温情况以及零部件之间的衔接情况，比如是否存在接触不良的情况。③对于电路，要重点检查电压、三相电流的平衡交互情况，显示仪表电源的指示与电压的变化情况。如果仪表指示较大，说明设备有轴承磨损、超负荷运载的情况；如果仪表指针处于静止状态，说明设备很有可能存在电压较低、断电、转距偏小、负荷较大等情况。2.使用听觉判断。作为一名经验丰富的设备维修人员，通过声音判断设备的运转情况是非常便捷的维护方式。维修人员可以借助听诊棒听设备运转时发出的声音，然后判定故障的原因。当听到机械设备之间的摩擦声、轴承的磨损声、运转噪声过大等情况时，就可以判定故障的分类情况。一般情况下，故障主要分为以下2类：①电路方面。引起噪声的原因主要是单向运转、击穿、绕组短路、电压不平衡、加速性能受阻等。②机械设备方面。引起噪声的原因是衔接螺丝松动、设备不平衡、轴承运转不灵活、联动轴的连接错误等。无论是出现第一类噪声问题，还是出现第二类噪声问题，都应该在第一时间予以处理。3.用嗅觉发现问题。在定期维护设备的过程中，工作人员通过鼻子闻能发现机械设备的焦糊味、油烟等，究其原因有润滑油缺少、设备过热、轴承磨损、绕组烧毁或击穿等。同时，对于经验丰富的维护人员来说，可以通过异味的程度判定设备的破损程度。4.接触电动机的外表面。通过接触设备的外表面可以直接感受到设备的温度以及震动情况。如果温度过高，则说明设备的散热功能出现异常，进行缺相运转、设备启动异常、零件有卡住的现象等。当然，受主观条件的限制，有时人们的实际感觉并不完全与设备外壳表面的温度相一致。因此，在实际的设备维修过程中，要科学地应用此方法，并作必要的比对。

（三）煤炭开采电气设备的防爆措施

井下电气设备内部发生瓦斯爆炸时，产生的压力不足以冲破外壳，同时缝隙中逃逸出的火焰会因为外表面的冷却效应而快速冷却下来，从而使得火焰很难触及外壳以外的煤尘及瓦斯，从而使得爆炸的危险程度降到最低。使用安全电路，在煤炭井下安装的电路要同时满足通讯、信号、遥控自动化及测量系统的工作。当井下出现突发情况时，要使得供电线路自动切断电源，从而保护矿井下使用的各种大型设备。

（四）供电设备的实时运营情况及日常保养

1.实时监控设备的运行情况。在设备的运行过程中，要及时监控设备的运转情况，从而及时发现设备出现的问题并予以解决。同时，设备维修人员要有丰富的设备理论知识，对各个零部件的组装和使用情况要非常的了解，从而更好地判断设备各个零部件是否存在磨损、腐蚀、掉漆、水渍侵蚀、污垢黏连等情况。另外，还要重点排查电路情况，尽量将故障损失降到最低。2.要做好供电设备的日常保养和维护。在设备的日常运转过程中，要定期进行设备的保养和维护，从而避免因非人为原因而造成意外事故。这样做还能够有效延长设备的使用寿命，从而在一定程度上提高设备的工作效率。当然，在设备的运转过程中，要及时清理外表面的灰尘、油污，还要尽量避免设备的长时间高速运转，对于不经常使用的设备，要使其处于休眠或断电的状态。

（五）提高煤矿供电系统的可靠性

当供电系统处于低压状态时，要选择分级以及部分断电的技术，从而确保煤矿井下供电设备的正常供电，同时也为在煤矿开采过程中使用的设备提供足够的供电量，以此来构建完善的供电系统，进而防止因违规操作而导致漏电情况的发生。

总之，在煤矿这一特殊的环境中,供电系统本身非常重要,却往往由于过于复杂的供电环境和矿井下的特殊之处,而导致供电系统的安全性和可靠性很难得到保障。本研究根据煤矿供电系统的要求,分析煤矿供电过程中具有的超载运行情况、管理不安全状态、供电电源不合理等问题,为提高煤矿供电安全可靠性,通过采取保护措施、加强物料人员管理、完善供电结构,同时也可以引进能够保障煤矿供电安全的新设备,强化供电系统的可靠性,为保证煤矿矿井工作的安全提供可靠的保障。