矿井下供电系统安全问题及应对措施分析

宋天赠，张 洋

（铁法煤业（集团）有限责任公司大兴煤矿，辽宁 铁岭 112700）

矿井下供电系统的管理一直以来都是各个矿行业重点关注的问题，供电管理主要是为井下的日常生产提供基础的照明保障，采用变电站的各种工作方式和用电设备帮助工作中配电，按照一定的方式进行连接，帮助矿井下的生产提供保障。矿井下供电系统安全对于井下的水、火、瓦斯、煤尘、顶板等环境的要求较高，对此，相关的管理工作应当落实到位，以免安全事故的发生，给整个生产工作带来不便。矿井下供电系统在实际的运用过程中同样会存在多个方面的问题，因此，井下生产行业的相关管理人员应当做好管理工作，保障井下作业人员的安全问题，提供基础的安全保障。

1 矿井下供电系统基本理论

1.1 矿电力线

我们常说的井下电力线指的就是在矿井下工作时的矿用阻燃电力电缆，由矿井的各级变电所、各电压等级的配电线路共同构成了矿井供电系统。一般采用两种典型的方式：深井供电系统、浅井供电系统和平硐供电系统[1]。主要适用于矿井下额定电压0.6／1KV及以下输配电线路，井下电力线在工作时对于矿井下的温度有一定的要求，井下的温度要求不低于0°C，电缆允许最小弯曲半径为15（D+d）±5%[2]。井下电力线的使用能够帮助矿井中的电能传输线路，但不能承受机械外力作用，对于拉力方面有一定的承受能力。

1.2 矿井下供电系统的供电方式

国内的矿井下供电系统结构大多数都是采用分站+电源箱+断电器+后备电池+传感器模式为主要的供电方式。整个供电系统分为高压供电系统和低压供电系统。矿井下供电系统的供电方式主要是35KV高压经地面35KV/10KV（6KV）变电所的主变压器降压后，经过10KV（或者是6KV）的高压配电装置以及供电线路，将电能输送到井下中央变电所内，再由中央变电所输送至采区变电所，在经过采取变电所的变配电设备及供电线路送至综采、掘进等各工作面配电点以及水仓水泵、胶带输送机、调度绞车等机电设备配电点，经配电点的移动变电站降压后，分别将不同等级的电压输送给不同的电气开关和用电设备（负荷）[3]。

1.3 谐波阻抗

谐波阻抗主要指的是电力系统中系统模型中指定节点的谐波阻抗随着频率变化的一个整体规律。谐振氛围串联谐振和并联谐振，研究谐波阻抗特性最重要的就是研究系统中发生的局部谐振时的阻抗特性，并寻找出其中存在的规律，识别发生了什么谐振。并联谐振的谐波阻抗特性：1.阻抗模值取得最大值，为纯阻性；2.电阻由感性变为容性。串联谐振的阻抗特性：1.阻抗模值取得极小值，为纯阻性；2.电抗由容性变为感性。并联谐振的阻抗特性：1.阻抗角由正变负，阻抗角过零处，阻抗角倒数取得极小值。串联谐振的阻抗特性：阻抗角由负变正，阻抗角过零处，阻抗角倒数取得极大值。

2 矿井下供电系统安全分析

2.1 矿井下供电系统的安全特性

矿井下供电系统的整体要求就是需要保证供电的安全和可靠性。当前矿井下的供电系统主要分为高压供电系统和低压供电系统，在供电设备的选择上必须采用防爆性能较高的设备进行使用，在电缆的选择方面也有一定的严格的要求，保证安全供电。能够保证井下的各项作业都能够稳定正常的运行，对于整个企业的安全起着十分重要的作用。

2.2 矿井下供电系统安全模型

随着当前信息技术的不断提升，为了将矿井下作业获得更好的发展，我们可以进行供电系统安全模型设计，使用现代化的智能软件，帮助建立一个全面的系统的供电系统，实现可视化管理。运用先进的技术可以帮助优化原有系统的缺陷，满足矿井下生产的变化需求，运行环境也相对较为简单。对矿井下供电系统安全的图元库管理、设备参数库管理、电网图的生成、绘制与修改、电力网络数据计算、供电网络优化设计、图形输出等方面进行模型设计，保证供电系统能够有一个安全稳定的运行环境[4]。

2.3 矿井下供电系统的安全生产过程

矿井下供电系统主要是由地方区域的变电所通过双回路双电源的方式向地面10KV或者是6KV负荷转向压风机房和提升机房，井下中央变电所通向采区变电所和移动变电站再向工作面配电点转向各种用电设备，进行一系列的供电工作。

3 矿井下供电系统安全问题及应对方案

3.1 矿井下供电系统安全问题

3.1.1 主变压器容量不足

矿井下供电系统中的主变压器的容量的大小是一个很大的问题，在矿井下正常作业的过程中，如果井下的工作负荷容量高于供电系统的初始设计容量， 则无法很好地利用主变压器，使主变压器长期处于低效率运行状态。低效率的运行模式对于整个开采作业来说并不是一个很好的现象，对于整个供电系统的安全性来说都存在一定的隐患，导致在实际的开采作业过程中会出现安全事故。如果长时间的出现主变压器容量不足的问题，可能会导致整个供电系统出现不同程度的设备发热和烧损问题的出现，输出电压降低，电流声高，在实际的运作过程中会出现较大的激磁声音，变压器发热，温度迅速升高，导致变压器外部承载的电流量过大，发生设备烧损的现象出现，这些都是导致矿井下供电系统安全问题出现的主要原因。

3.1.2 供电系统能源供给不足

随着我国经济和科技技术的不断升高，人们在进行矿井下生产作业的同时不再是像之前那样全部使用人工开采进行作业的形式，现在的矿井下作业中也加入了很多的机械自动化生产设备在其中，帮助减少人工作业的工作量，提升工作效率。但是加入这些机械自动化生产设备的背后也随之出现了很多新的问题。其中最为常见的一个问题点主要是供电系统能源供给不足的问题，举个例子：在矿井下作业的过程中加入机械自动化生产设备，在这些设备进行作业的过程中会产生一些电磁波，这些电磁波会随着电路进入矿井的低压供电系统中，产生的电磁波进行供电系统会产生的后果就是导致整个供电系统出现紊乱的现象，容易发生安全事故[5]，对于井下工作人员的生命安全问题也带来了一定的危害，对于整个行业也会产生损失。

3.1.3 设备本身存在安全隐患

矿井下作业的过程中，矿井下供电系统设备本身的质量问题也是当前出现安全事故的主要原因之一。矿井下作业产生的效益是非常客观的，企业为了提高生产效率降低生产成本，均采取“躲峰填谷”的“三班工作制”进行井下生产，长时间的开采作业对于矿井下设备的危害是非常大的，极容易造成设备长时间工作，出现发热、烧损的现象。加上井下巷道情况多变，检修人员无法做到第一时间对新安设的设备及缆线进行检查维护，从而出现漏电现象，相关的管理人员也无法实时对于漏电现象进行监控，不能第一时间将有可能出现的设备安全问题进行整改和处理。

3.1.4 高压线路及继电保护问题

矿井下供电系统安全问题中，高压线路及继电保护一直以来都是问题的关键所在，当前矿井下普遍采用的都是采区变电所供电或者是移动变电站的供电方式，在移动变电站上采用电站用高压断路器（高压头）、干式变压器和电站用低压侧馈电开关（低压头）“三位一体”的组合方式为主，变电站低压头最多可连接四根电缆。因此，如果变电站低压头与各分支线路馈电开关的漏电保护整定数值及延时配合不合理，则很容易发生漏电故障但保护不动作的现象，可能导致作业人员触电事故的发生。高压配电装置的各项电流保护整定不合理，整定过小会导致设备无法正常启动运作，整定过大则不满足灵敏度要求，失去保护意义的同时，对作业人员的人身安全造成很大威胁[6]。另外，在维修人员对于高压设备以及线路进行检修维护的过程中，如果保护装置相应的保护功能不健全不灵敏，也会导致触电事故的发生。

3.1.5 人为疏忽

矿井下作业的过程中，对于作业人员的技术的要求也是极高的，如果井下作业人员在实际的操作过程中不能按照相关的规定进行作业，比如《安全规程》，那么给后期的施工作业就造成了极大的安全隐患。

4 矿井下供电系统安全问题的解决方案

4.1 提升矿井下供电系统的可靠性

在矿井下作业的过程中，如果出现意外的断电事故的时候，应当及时停止采矿作业，将人员疏散到安全地区。如果井下的生产设备突然出现故障，会给井下的作业人员带来生命安全问题，因此，第一时间疏散人员时减少事故伤害的最直接的办法之一。之后对于出现故障的设备安排检修人员及时检修，对于井下的供电系统进行全面的排查，查找故障出现的原因，对于出现故障的设备应当进行彻底的检查，以免后期出现安全事故的发生，以此来提升矿井下供电系统的可靠性。

4.2 加强对于供电系统的检修力度

加强对于供电系统的检修力度是每一个生产企业都应当重视的一个问题，管理人员应当每天安排相关的检修人员对于供电系统和设备进行检查，排查可能会出现故障的设备，及时修理，严格制定操作，维护制度，为井下的施工带来安全保障。

4.3 加强人员培训

针对人员的培训同样也是每一个矿企业都应当重视的一个问题点。在矿工作进行井下作业之前，需要有一定时间的培训工作，开展相关的岗前培训是每一个工作人员都必须参与的一项工作，建立定期检查和监测的机制， 加深工作人员对井下供电系统的理解， 提升其实际操作能力。对于员工的安全意识的培训也是不能缺少的一个部分，除此之外，还需要注重对于员工的整体素质文化的提升，在人员招聘过程中定向招聘专业人才；检修人员和操作人员应该严格按照矿井下供电的安全规程——四有、三无、三全、三坚持、两齐对井下供电系统进行操作[7]。

4.4 完善保护系统

不断地完善保护系统，对于可能出现故障的变压器以及电缆方面的漏电保护装置进行管理，按照国家的相关规定使用保护装置的配置。在变压器的选择方面，尽量选择容量较大的变压器进行使用，为主变压器留下足够的富余容量，以免由于容量不足导致损坏。