黑岱沟露天煤矿采场供电安全管理分析

2021-12-28王国强

露天采矿技术 2021年2期

王国强

（神华准格尔能源有限责任公司黑岱沟露天煤矿，内蒙古鄂尔多斯 010300）

神华准格尔能源黑岱沟露天煤矿自2003 年以来，经过3 次扩能改造后，核定产能为3 400 万t/a，成为国内单坑产量最大的露天矿之一。主要设备有斗容为90 m3的拉斗铲1 台，斗容32～55 m3的单斗挖掘机15 台，DM-H、DM-H2 等型号钻机共9 台，电力作为主采设备核心动力（90%以上主采设备靠电能提供动力），由于生产条件和工艺的特殊性，目前高压架空线路滞后供电距离远，高压电缆并行铺设情形多易混淆，给日常检修及故障抢修增加难度及安全风险。

1 安全生产组织管理

1.1 加强外部协调组织管理

1）日常生产组织，各相关作业队之间存在信息不对等、沟通不畅通、理解力偏差、最终没能达成共识，致使穿孔、采掘、运输、工务和供电5 个作业队出现相互影响和制约的情形，特别是对采场供电工作影响较大，经常性出现返工，增加不必要的停电时间，采掘和穿孔设备出动率低，对生产影响大，同时，职工疲惫且带情绪作业，给采场供电工作埋下大的安全隐患。

2）有序安排解决供电返工问题。①每月末召开生产计划会，对年计划进行再分解，对上月重点工作进行总结分析，吸取经验教训。对下月重点工程位置及设备布置做安排，使生产各环节按照主次排序有序开展，便于供电线路合理布置；②每周一现场看工程，对月计划进行再分解，对本周重点设备布置、重点工程位置作业方案进行商讨确认，最终按照最优方案实施，很大程度上减少了供电工作返工情形；③每日下午召开现场协调会，对周计划进行再分解，落实当天工作任务完成情况，对第2 d 工作任务进行对接商讨，选择省时省力对生产最有利的方案实施。通过采取以上措施，很大程度减少供电工作量，减轻职工劳动强度，消除供电电工疲惫带情绪作业的不安全因素，同时，生产效率整体得到了大的提升[1-2]。

1.2 加强内部协调组织管理

1）根据每天工作任务，将人员合理搭配，针对作业风险较大的工作任务，班组长及以上管理人员重点盯控，确保作业安全。特别是今年采场进入断陷带以来，工程安排不定期调整、电铲频繁进行拉沟降段、作业平盘少道路改设多、外委剥离与自营并行作业、受两矿（黑岱沟露天煤矿和哈尔乌素露天煤矿）相邻制约南侧环坑35 kV 架空线滞后等因素影响，线路没有相对长久的敷设位置，致使为采场25 台设备供电的15 趟电缆线路（70 余km）移设次数增加近1 倍，随之工作量增加1 倍，同时，采场线路不能按常规敷设（正常在上平盘敷设供电电缆，下平盘电铲使用，钻机使用同平盘敷设的供电电缆），导致采场15 趟电缆线路敷设，上下平盘反复跨越和切换，走向复杂，特别是并行线路不容易辨识，再加目前倒班制度，休班2 d 后，供电线路很可能就发生了大的变化。致使供电电缆线路走向经常发生大的变化，对日常停送电工作增加难度，特别是对夜间线路故障抢修造成安全隐患，很容易出现误打开带电电缆头事件，发生触电事故。

2）定期通过无人机拍摄采场全景俯瞰图，在图上绘制并更新供电电缆线路走向，使得供电作业人员对供电电缆线路走向有了直观的了解，特别是对夜间供电电缆线路故障抢修提供了方便，通过该辅助手段，使作业人员的安全得到保障，缩短了停送电时间，提高了电铲和钻机的实动率。

2 加强供电设备设施安全管理

每年春季、秋季对移动变电站、高压开关柜及供电线路进行计划性检修，并结合多年积累经验，编排检修清单及具体做法。通过计划性检修，消除供电设备及线路缺陷，有效减少因供电设备及线路故障造成电铲失控砸坏运输卡车及伤人事故。

2.1 移动变电站安全检查消缺

1）查看各移动变电站35 kV 高压引线松弛度，对不符合要求的进行调整。

2）对移动变电站地基进行检查，发现地基明显下沉，及时进行处理，并做好雨季排水工作。对主变压器、避雷器进行全部检测。

3）检查35 kV 侧隔离开关、断路器、接地刀闸机构，保证各机构灵活、分合到位、控制系统接线无松动，并清扫绝缘子、配电室卫生[3]。

4）检查各主变压器压力释放阀、油位表、温度控制器、气体继电器、母线及控制线连接、操作机构、接地系统等是否正常，对存在问题及时处理；清洁主变压器油污，对锈迹处进行喷漆处理。

5）检查6 kV 配电室各开关操作机构、断路器、配出柜耦合器、控制系统接线是否松动，对存在问题及时处理，清扫绝缘子及配电室卫生。

6）核查安全标识、消防设施、主变围栏、配电室门锁、室内外照明、指示灯等，存在缺陷及时处理。

7）查看移动变电站外部指示灯及照明灯底座与站体固定处、站顶缝隙处密封，避免雨季发生漏雨而引发短路事故。

8）校核移动变电站各配出柜保护系统整定值，并做好调整记录[4]。

2.2 高压开关柜及线路安全检查消缺

1）检查采场高压开关柜操作机构，若存在问题，进行调整并清扫柜内外卫生；对回路进行检查测试，对控制线路老化严重的及时更换；对保护系统整定值进行实时调整，并做好记录。

2）对采场在用高压电缆全面检查，对破损的电缆进行硫化热补；对电缆绝缘情况进行测试，并做好记录，保证其完好性。

3）检查耦合器、电缆头、分线箱运行状况，对密封存在问题、插头过热进行更换处理。优先考虑就近供电原则，优化调整供配电设备、线路负荷分配，避免发生过负荷运行。

4）对采场防控口位置进行检查，避免雨季泄洪对下部供电设施造成浸泡，发生短路或触电事故。

3 技术创新保障安全供电

3.1 移动变电站远程监控系统

对无人值守移动变电站加装远程监控系统，对采场23 台移动变电站、43 台高压开关柜的电压、继电保护参数值、开关位置信号等进行监测；对周围环境信息等运行状态信息实施远程监测，生成相关图表，绘制曲线便于数据分析，保证供电设备安全运行[5]。

3.2 采场高清监控摄像头系统

通过对采场环坑布置监控设施、危险路段动态监测装置，之后将实时视频信息传输到终端电脑或手机上，实现各平盘设备运行情况及工程位置一目了然，同时也便于梳理采场各平盘供电设备设施及电缆线路的布置情况，另外，对现场供电作业人员、电缆车等辅助设备可全程监控，起到监督作用，从而实现供电人员规范化作业，辅助设备标准化运行，从而对现场安全生产打好坚实的基础。

3.3 过路电缆敷设工艺的改进

露天采场供电电缆线路经常性出现过路问题，以往采取电缆挖沟地埋方式、架设电缆桥架（龙门架型，电缆捆绑在横梁上）方式解决，但是存在大的弊端，挖沟地埋方式，只适合端帮路相对永久的干道处，不适合采场推进速度快的平盘道路，经常性需要把电缆提出来，对电缆损伤大，占用时间长，而且封道作业影响正常生产组织。架设电缆桥方式，不容易造成电缆损伤，需要专用清障车托举挪动位置，灵活性较好，但受采场道路宽度和坡道、弯道制约，在雨雪天，容易发生过往车辆侧滑到电缆桥架上，发生事故，特别是随着采场运输卡车载重量增大趋势，车体加宽，运输卡车过往原有电缆桥架时两侧安全距离小，更是容易发生剐蹭事故。另外，电缆桥架对运输卡车的防撞预警雷达系统造成误动作，发生急刹车事件，也是出现了新的安全隐患。后期研制了地埋电缆开槽机替代电缆桥架工艺，在敷设过路电缆得到了成功的应用，省去了以往卡车过往电缆桥架时，提前减速刹车避让，节约油耗及相关配件费用，同时，消除了运输卡车防撞预警系统误动作事件，从而极大地提高了经济效益和运输卡车运行安全系数。

3.4 移动变电站35 kV 侧保护控制系统消缺

加拿大移动变电站（UEE 35/6.3 kV-5 000 kVA），35 kV 侧保护控制系统存在严重威胁人身与设备安全的2 大缺陷：①架空线路送电，主变正常工作时，在保护控制回路电源、保护装置等工作异常时，移动站二次母线以上保护以及主变压器保护将完全失效，主变处于无保护运行状态极可能出现因保护控制系统不能及时、可靠动作而造成故障扩大烧毁主变压器，严重时还将造成上一级110 kV 变电所事故停电；②架空线路停电，35 kV 侧主真空断路器不跳闸，停电后有时需拉开35 kV 隔离开关，由于主变容量较大，送电时造成带负荷合隔离开关，产生严重的电弧，在阴雨潮湿天气，可引发严重的三相弧光短路故障，造成上一级110 kV 变电所事故停电，严重威胁操作人员人身与设备安全。

通过对移动变电站（UEE 35/6.3 kV-5 000 kVA）35 kV 侧变压器综合保护模块SEL-351 进行升级，对保护控制系统进行优化改进，达到完全消除35 kV 侧保护控制系统缺陷，保障人身与设备安全，减少设备故障对采场正常生产的影响。

3.5 提升电能质量保证安全供电

3.5.1 电能质量差的原因分析

1）供电系统使用同一电源的用户多，用户均有扩能趋势。自备电厂关停，采场35 kV 架空线路无法正常延伸、用电负荷极不均衡，通常都存在集中启动集中作业情形，对电网电能质量要求高，加剧了电能质量下降。诸多因素造成电能质量差，曾出现夜间大容量设备无法启动、电压降大，发生突然停机失控事件，存在安全隐患，急需解决。

2）自备发电厂机组停运后，220 kV 变电站由双主变运行变为目前单台主变运行，电源系统总容量变得薄弱，电源没有了发电厂无功电源补偿点，系统无功自动调节补偿能力下降，用电高峰时功率因数下降，导致电能质量下降。由于准能集团公司生产工艺所限，用电负荷极不均衡，相邻露天煤矿夜间负荷大，白天负荷小，对电网冲击极大。负荷高峰时超过10 万kVA，低谷时约1 万kVA，目前只能通过频繁调节主变压器分接开关和投退无功补偿装置来勉强维持电压平衡。黑岱沟露天煤矿受采场位置转向，相邻哈尔乌素露天煤矿采场、排土场工程位置影响，致使35 kV 架空线路不能正常延伸，无法实现双向供电，只能采取延长供电电缆的方式为坑下设备供电。哈尔乌素露天煤矿受征地影响环坑线无法建成，导致只能采取单线路接待多负荷的方式供电。

3.5.2 提高电能质量的措施

1）从源头上解决供电网络变压器容量不足。依据准能集团公司目前用电量，从矸石发电公司一期2×150 MW 机组升压站直供，一方面可以为公司节约电费，另一方面可以彻底解决公司电能质量差问题。根据用电负荷变化情况核算220 kV 变电站主变容量，测试供电系统功率因数变化规律，结合原有的无功装置设计满足要求的无功补偿装置。对供电公司所辖220 kV 变电站2 台12 万kVA 主变并列运行，解决电网在负荷高峰时期容量不足的问题。存在问题：由于哈尔乌素露天煤矿目前受征地影响用电负荷较小，在哈矿恢复正常生产后实行2 台主变并列运行，以观其效[6-7]。

2）从负荷侧进行合理优化配置。黑岱沟露天煤矿坑下移动式箱变接待的负荷不能超过箱变总容量的80%，将对电压敏感性一致的设备集中在同一台箱变上供电。一方面采用大截面电缆供电；另一方面采取延长架空线路，缩短电缆供电距离的方式减少电压损失。同时，供电公司加强电压监控，及时调整变压器分接开关和无功补偿装置以保证电压工作在允许范围。供电网架结构优化，减少系统阻抗，进而减少电压损失，进一步优化坑下供电方案，探讨6 kV 架空线下坑以及开关柜与用电设备一对一供电模式，解决坑下压降太大、故障率高发、影响设备正常运行的问题，保证供电可靠性，以保障用电设备的高效运转[8-9]。