浅谈矿山井下供电系统

2021-04-11

当代化工研究 2021年8期

（山西焦煤霍州煤电庞庞塔矿山西 033200）

1.引言

矿业企业在建设国民经济和能源电力的重要使用者中占有重要地位。随着产量的快速增长以及机械化和自动化水平的不断提高，采矿企业对电源的要求越来越严格。特别是在煤矿开采中，工作面不断移动，生产环境复杂，对电源的要求越来越高。

2.供电系统的现状

电力是煤矿生产的主要能源。煤矿中可靠，安全，经济和公平的电力供应对于提高产品质量，增加经济效益和确保安全生产至关重要。为了确保井下安全和正常运行，优化井下供电系统尤为重要。现在，随着矿山电源电压水平的不断提高，井下电源系统的规模也在不断扩大。电源线从地面110kV（或35kV）变电站到井下中央变电站，从井下中央变电站到矿区的变电站，再从矿区的变电站到煤矿表面。

(1)矿山供电的基本要求

①电源可靠。采矿公司电源的关闭不仅减少了产量，而且还导致了自发事故和对矿井的破坏。因此，可靠的不间断电源是采矿公司中电源的最重要要求。即使电源系统出现故障，也必须确保不间断电源，并且必须提供至少一部分电源以防止人身安全和设备损坏。

②电源安全存在瓦斯开采和煤尘爆炸的危险，因此应格外小心，以检查由电气设备引起的爆炸。

③电源质量电能质量方面，煤矿公司需要强大的电源电压和交流频率。三相异步电动机广泛用于煤矿，其转矩与所施加电压的平方成正比，而速度与交流频率成正比。电源电压和大小的变化会影响电动机的正常运行，甚至生产机器也将无法工作。

(2)矿山供电的电压等级

所有电气设备均根据特定的标准电压进行设计和制造，该标准电压是电气设备的额定电压。所提供的电压与所连接的电气设备相同。带电压的发电机将输出电压集中在额定负载下，该负载比同等级的电气设备高出5%。为了补偿电网电压损失。矿区的电源电压通常为35kV或110kV。如今，井下电源通常使用6kV，并且在条件允许的情况下可以使用10kV。

3.煤矿高压供电系统

由于低压电缆的外径和线径的限制，低压功率输出半径一般为800-1200m（除以660V和1140V），工作表面长度达到1500-1500m或更长。因此，煤电高压的电源线进入工作表面的中心。高压电源的安全性和可靠性不仅影响输出，而且影响项目的进度。在大多数矿山中，功耗占矿山功耗的一半以上。因此，高压排水设备的广泛应用，特别是高压电源的重要性，占据了矿井中的高压电源。电力系统中非常重要的位置高压电源不仅与系统本身的设计有关，而且与系统组件的安全性和可靠性有关。因此，如果地下高压电源系统的一个组件发生故障，则整个系统将停止工作。

(1)高压线路故障

第一，隧道中的高压线被压碎和刮伤，导致停电。

第二，也是另一个阶段，该阶段在系统接地后也会同时击穿，从而导致两个阶段-短路故障。

第三，泄漏故障，导致电缆连接附件分离不良。

第四，使用中某些电源线的间隔会减少，从而导致故障。因此，高压线路的维护时间和质量是电源正常可靠运行的关键。

(2)隔爆开关故障

第一，隔爆开关机的老化。易爆开关通常使用弹簧操作机构（许多矿山现在使用永磁机构）。使用时，该机器过时且过旧，导致开关无法移动。

第二，隔爆开关的智能保护，指示存在通信故障，保护故障，放置故障等，这些故障会导致电源故障关闭。

第三，隔爆开关没有屏幕显示，并且断电的原因是主保险丝或副保险丝烧断。

第四，隔爆开关。通常，没有制造矿井中的隔爆开关。制造商进行的许多频繁的自动化改革破坏了隔爆开关第二回路的合理布置。因此，电路不符合附图，并且不能看到错误，这给维护带来了困难。只有定期测试和维护隔爆开关，才能降低事故发生率。

(3)继电保护问题

多个配电室，对验证继电保护提出了更高的要求。

首先，严重偏差问题不能很好地解决，并且容易发生翻车事故。如果范围太大，跳闸开关将关闭并且后备保护将不起作用。

其次，对于矿山扩建，在最初最低的电源舱中选择的变压器非常少。在短路中，短路电流很大并且变压器磁通量饱和，这不能证明对继电器具有正确的保护作用，从而导致短路抑制和超水平跳闸。

第三，电源系统的操作模式很复杂。更改系统操作模式后，继电保护设置的原始值可能不符合要求，如果系统关闭电路，可能会发生无法估量的事故。

第四，因为必须将接地线选择装置与消弧线圈配对，所以接地时可以正确选择该线。由于接地线选择设备的制造商众多，因此有必要在验证继电器保护的同时为插座端子设置漏电保护。如果太大或太小，都会因断路器干扰或同步损坏而影响正常电源。

第五，一些现代矿山已经采用了基于变压器可变性保护的上部防跳闸保护装置，该装置目前处于试验阶段。即使保护的发展日新月异，目前也没有科学有效的方法来测试保护领域。继电保护的设置和认证与矿山电源的安全性和可靠性有关。只有充分发挥继电器的四个保护特性，并选择合理的保护类型，才能降低事故率。

(4)系统接地故障

矿山的环境很复杂，如果遇到大量水，则电源线会更加潮湿。特别是在雨季，井下土壤非常柔软，有些线路甚至面临积水。这很容易导致电缆连接附件的断开时间最短，从而导致系统接地。煤矿法规：该系统允许运行两个小时。但是，很难在井下发现故障。对于具有复杂供电网络的矿山，如果使用牵引环法，则很难在2h内消除这种隐患。即使接地线选择设备可以选择接地线，它也必须与消弧线圈兼容。否则，很难判断是电弧抑制线圈的电流电荷还是接地电流还是电网的电流容量。目前市场上的接地线选择设备在判断故障线路时的准确度不足100%。需要选择小电流接地线，找到系统接地线。

4.低压供电系统

如果高压电源系统是确保这四个组件正常运行的基础，则必须对低压电源系统进行调理以确保煤炭开采。结果，低压电源在生产和采矿中占有重要地位，低压电源的安全性和可靠性直接影响煤矿开采的经济效益，必须进行局部通风和局部排水以确保正常开采。

(1)漏电问题

煤矿中有三种主要的保护措施：泄漏保护，过流电路保护和接地保护。其中，泄漏是最具破坏性的。首先，火花的泄漏会引起瓦斯和煤尘爆炸事故。其次，如果泄漏电流超过50mA，则电雷管会提前爆炸。第三是人身触电事故：员工面临超过50mA的危险。第四，漏电时间长，导致相间短路。通常，泄漏电流设置为30m。如果低压电源线具有主分支线和输出分支线，则建议采用漏电保护措施。底部主供电开关为30mA，分支供电器为0.35s，分支供电器为30mA。在泄漏分支中选择网格非常有效可以减少事故范围。

(2)局部通风排水问题

根据“煤矿安全规范”，煤矿本地风机的电源必须满足“三名专家”的要求。专用开关，专用变压器和专用电缆线。局部风扇和巷道表面处的煤（岩石）和天然气（二氧化碳）爆炸，所有矿井巷道表面都必须具有风冷锁和电瓦锁。但是，从电源的实际操作来看，某些隧穿表面经常不能满足该要求，并且具有不同程度的缺陷。要么没有实现“三个特殊”电源，要么由于缺少瓦特而导致电源锁定。本地运河是工作面的重中之重。泄漏引起的功率损耗会严重影响电源的安全性和可靠性。铺设运河专用线是解决运河问题的关键。