關(guān)于煤礦井下低壓供電系統(tǒng)安全供電的研究

1、關(guān)于煤礦井下低壓供電系統(tǒng)安全供電的研究 摘要：本文首先介紹了煤礦井下低壓供電系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展和低壓供電系統(tǒng)的分類與特性，然后分析了煤礦井下低壓供電系統(tǒng)安全現(xiàn)狀，最后提出了加強(qiáng)煤礦井下低壓供電系統(tǒng)安全供電措施。 關(guān)鍵詞：煤礦井下；低壓供電系統(tǒng)；安全供電；措施 中圖分類號(hào)：x752文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： a 目前，由于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、技術(shù)、國(guó)防等各領(lǐng)域?qū)δ茉吹男枨罅咳找嬖龃?，而作為基礎(chǔ)能源的煤、氣、油的開(kāi)采量也在不斷增加，各煤礦的生產(chǎn)量也在急劇增加，對(duì)煤礦的日常生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，煤礦井下供配電系統(tǒng)是否能正常運(yùn)行，對(duì)煤礦的安全高效運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。 煤礦生產(chǎn)是井下作業(yè)，生產(chǎn)場(chǎng)所空間狹小，空氣潮濕，頂板有壓力，井下有涌

2、水而且還有瓦斯和煤塵，特別是采掘工作面，電氣設(shè)備移動(dòng)頻繁，負(fù)荷變化大，大型采掘設(shè)備直接啟動(dòng)，強(qiáng)大的電流沖擊著電網(wǎng)。因此，礦井供電必須保證安全、可靠、經(jīng)濟(jì)，且有良好的供電質(zhì)量和供電能力。煤礦井下供電事故頻發(fā)，甚至造成井下大面積停電停風(fēng)，引發(fā)更大的安全隱患。 1煤礦井下低壓供電系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展 隨著煤礦井下硬件的突飛猛進(jìn)以及技術(shù)革新的應(yīng)用發(fā)展，低壓供電系統(tǒng)也在煤礦井下應(yīng)用中發(fā)揮著卓越的作用。 在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，低壓供電系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備按照生產(chǎn)關(guān)系進(jìn)行保護(hù)生產(chǎn)的電網(wǎng)控制，低壓供電技術(shù)負(fù)責(zé)在煤礦生產(chǎn)中進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)檢測(cè)和電網(wǎng)監(jiān)控操作，它具有強(qiáng)適應(yīng)性、應(yīng)用廣泛、操作便捷、可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)。 隨著低壓供電信息技術(shù)

3、的飛躍式發(fā)展，尤其是超大規(guī)模智能低壓供電的不斷進(jìn)步優(yōu)化，低壓供電技術(shù)的操控和控制技術(shù)得到了優(yōu)化，控制功能方便高效，物理設(shè)備更加小巧，提高了在煤礦自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用。 在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)用低壓供電技術(shù)進(jìn)行安全生產(chǎn)的檢測(cè)監(jiān)控的目的在于可以實(shí)時(shí)采集環(huán)境信息、監(jiān)測(cè)井下操作過(guò)程中產(chǎn)生的瓦斯?jié)舛?、一氧化碳含量、環(huán)境壓力、濕度、瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)報(bào)警；井下風(fēng)速采集記錄；負(fù)壓(壓力)記錄；一氧化碳濃度采集記錄；溫度采集分析；水泵運(yùn)行狀態(tài)；循環(huán)風(fēng)機(jī)狀態(tài)；絞車狀態(tài)；電源過(guò)載報(bào)警；班次產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)；開(kāi)關(guān)量分析等重要環(huán)境信息和循環(huán)風(fēng)機(jī)、高壓水泵、絞車和電機(jī)的工作狀態(tài)，可以處理電力過(guò)壓、電源失流。煤礦井下的供電電纜是低壓供

4、電系統(tǒng)最為脆弱的部分，由于煤礦開(kāi)采作業(yè)的條件限制，開(kāi)采作業(yè)中 電纜經(jīng)常移動(dòng)和彎曲，經(jīng)常發(fā)生短路或者負(fù)荷過(guò)載，在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中需要采用煤礦專用阻燃電纜。 2低壓供電系統(tǒng)的分類與特性 2.1低壓供電系統(tǒng)的分類 從低壓供電系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性來(lái)分類，低壓供電系統(tǒng)可以分為2類：（1）面向控制、通信等領(lǐng)域的實(shí)時(shí)系統(tǒng)；（2）常用的分類方法是，根據(jù)低壓供電系統(tǒng)的具體應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)分類可分為:商用系統(tǒng)、專用系統(tǒng)以及開(kāi)放系統(tǒng)三大類。 2.2低壓供電系統(tǒng)的特性 2.2.1低壓供電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性 低壓供電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性意味著在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成操作動(dòng)作，確保執(zhí)行電網(wǎng)的準(zhǔn)確性，負(fù)載量的大小決定某一供電系統(tǒng)在系統(tǒng)中的執(zhí)行性能以及響應(yīng)時(shí)

5、間而不是單純的速度快。低壓供電系統(tǒng)電網(wǎng)往往是時(shí)間關(guān)鍵性約束的，必須在某個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)完成。 2.2.2低壓供電系統(tǒng)的負(fù)載平衡 煤礦產(chǎn)量的提高，機(jī)械設(shè)備運(yùn)行能力的發(fā)展，需要對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和改造，避免產(chǎn)生負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，變壓器過(guò)熱是重要的安全隱患，為了能夠適應(yīng)各種應(yīng)用需求的變化，供電系統(tǒng)中電網(wǎng)需要電壓，這種方式就叫做負(fù)載平衡。 2.2.3低壓供電系統(tǒng)的可靠性 低壓供電系統(tǒng)存在主變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行現(xiàn)象，低壓供電系統(tǒng)系統(tǒng)一旦開(kāi)始運(yùn)行就不需要人的過(guò)多干預(yù)，抑制電網(wǎng)諧波，提高供電的質(zhì)量，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行諧波抑制，從而凈化電網(wǎng)環(huán)境，提高供電質(zhì)量，避免由于諧波導(dǎo)致的電壓電流波形畸變引起的設(shè)備誤動(dòng)作造成的各種事故的發(fā)生

6、，從而有效測(cè)定井下風(fēng)速，采集記錄；負(fù)壓(壓力)記錄；一氧化碳濃度采集記錄；溫度采集分析；水泵運(yùn)行狀態(tài)；循環(huán)風(fēng)機(jī)狀態(tài)；絞車狀態(tài)；電源過(guò)載報(bào)警，提高供電系統(tǒng)供電安全可靠性。 3煤礦井下低壓供電系統(tǒng)安全現(xiàn)狀分析 井下負(fù)荷容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于供電系統(tǒng)原設(shè)計(jì)容量，從而造成主變壓器長(zhǎng)期在低效工況條件下運(yùn)行，不僅降低了供電系統(tǒng)供電可靠性，而且使系統(tǒng)長(zhǎng)期在過(guò)負(fù)荷條件下運(yùn)行，很容易導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)過(guò)熱絕緣老化、供電電纜發(fā)熱燃燒等情況從而引起瓦斯爆炸事故。 防爆電器自身防爆性能不符合規(guī)范要求:有些煤礦由于改造資金缺乏或相關(guān)企業(yè)法人不重視等因素的影響使煤礦礦井中主要的電源控制開(kāi)關(guān)為明令禁止的開(kāi)關(guān)設(shè)備，直接影響到煤礦礦井低壓供

7、電系統(tǒng)可靠性，嚴(yán)重威脅著井下從事煤炭生產(chǎn)人員和設(shè)備的安全。 煤礦礦井供電系統(tǒng)在線安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)化水平較低。很多煤礦礦井低壓供電系統(tǒng)均沒(méi)有配置供電系統(tǒng)安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，致使井下供電系統(tǒng)的綜合運(yùn)行工況數(shù)據(jù)信息不能實(shí)時(shí)反饋回地面，導(dǎo)致地面相關(guān)電力調(diào)度管理人員無(wú)法技術(shù)掌握井下供電系統(tǒng)運(yùn)行缺口。 我國(guó)煤礦井下低壓供電系統(tǒng)采用中性點(diǎn)不接地方式，其優(yōu)點(diǎn)是大大降低了電網(wǎng)接地電流和電容電流，提高了人身觸電安全性和供電設(shè)備的安全性。 供電方式與國(guó)外大體一致，主要采用中央變電所設(shè)有主變壓器，總饋電開(kāi)關(guān)向各分支開(kāi)關(guān)饋電方式。但煤礦井下防爆電氣安全水平不高，主要表現(xiàn)為產(chǎn)品設(shè)計(jì)不近完善，造成故障率及可靠性差，直接影

8、響采掘工作面安全生產(chǎn)。尤其是電氣故障引起的故障電火引燃的瓦斯煤塵爆炸事故時(shí)有發(fā)生，由此造成的傷亡人數(shù)呈逐年上升趨勢(shì)，給煤炭工業(yè)的社會(huì)聲譽(yù)和社會(huì)穩(wěn)定造成了極大的負(fù)面影響。低壓供電系統(tǒng)防爆電器是煤礦生產(chǎn)必需的供電設(shè)備和控制設(shè)備，其性能好壞不僅直接影響煤礦井下高低壓供電系統(tǒng)的正常供電，而且，直接影響采掘工作面生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，如何解決礦井供電系統(tǒng)電氣防火防爆安全，已引起人們的重視。防爆電器傳統(tǒng)的的安全措施是采用防爆外殼、本質(zhì)安全電路及各種保護(hù)裝置，多年來(lái)的運(yùn)行實(shí)踐表明，這些安全措施對(duì)防止電火引燃引爆礦井瓦斯，保障人身安全起到了重要作用。然而，產(chǎn)品設(shè)計(jì)存在著不完善性，防爆外殼的結(jié)構(gòu)具有一定的局

9、限性，存在著極大安全隱患，這些措施不能控制故障電火引起的瓦斯煤塵爆炸事故的發(fā)生。 4加強(qiáng)煤礦井下低壓供電系統(tǒng)安全供電措施 4.1構(gòu)筑合理的井下供電結(jié)構(gòu) 合理可靠的供配電結(jié)構(gòu)是煤礦井下開(kāi)采安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟(jì)用電的重要基礎(chǔ)保正。任何分支回路都是獨(dú)立運(yùn)行的不能在分支線路上“t”接其它負(fù)荷并及時(shí) 調(diào)整開(kāi)采供電結(jié)構(gòu)，動(dòng)態(tài)優(yōu)化內(nèi)部配電線路結(jié)構(gòu)，減少供配電過(guò)渡環(huán)節(jié)和冗余線路，提高供電系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。 4.2構(gòu)筑完善井下低壓供電系統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng) 在低壓供電系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)和技術(shù)改造時(shí)，應(yīng)充分結(jié)合分級(jí)閉鎖和選擇性斷電控制技術(shù)，保證井下各機(jī)電設(shè)備高效穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，為礦井低壓供電系統(tǒng)安全供電提供重要支持

10、。可以有效杜絕井下工人的人為誤操作事故發(fā)生，從而有效提高礦井供電系統(tǒng)防火防爆綜合安全性能。 4.3低壓電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)測(cè)監(jiān)控 用電力電力監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)裝備煤礦供電系統(tǒng),對(duì)電網(wǎng)安全參量和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),將極大地提高煤礦電氣自動(dòng)化水平。為避免因供電火花導(dǎo)致的重特大事故,確保井下供電線路安全,需要有針對(duì)性地研制開(kāi)發(fā)饋電狀態(tài)傳感器、電力故障狀態(tài)傳感器、礦用電力網(wǎng)及礦用開(kāi)關(guān)設(shè)備的短路保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、漏電保護(hù)、漏電閉鎖、機(jī)械閉鎖裝置。需建立井下供電電網(wǎng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng),使之與井下安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),在監(jiān)測(cè)井下電網(wǎng)工作狀態(tài)的同時(shí),還可根據(jù)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的相關(guān)數(shù)據(jù),判斷事故的性質(zhì),確定事故區(qū)域

11、,并在必要時(shí)切斷相應(yīng)事故區(qū)域的電源,保證井下安全生產(chǎn)。 4.4保證井下電纜供電的安全 煤礦井下采掘工作面大量使用電纜易受潮和機(jī)械損傷，引起漏電，短路機(jī)會(huì)較多。據(jù)全國(guó)煤礦發(fā)生的重大事故中，電纜著火引起的事故居第一位。目前井下電纜是供電安全方面的一個(gè)最薄弱環(huán)節(jié)，為了確保礦井安全供電，就必須對(duì)電纜進(jìn)行正確的選擇、安裝、使用和維護(hù);對(duì)采掘工作面用的橡套電纜必須選用合格的礦用不延燃電纜;必須按煤礦安全規(guī)程規(guī)定，進(jìn)行敷設(shè)、吊掛和連接;電纜 頭制作工藝、操作方法、質(zhì)量必須達(dá)標(biāo)，護(hù)套的冷、熱補(bǔ)后必須作打壓試驗(yàn)，合格后方可下井使用。 4.5政府加強(qiáng)監(jiān)管及時(shí)淘汰落后的技術(shù)和裝備 應(yīng)加大政府監(jiān)管職能,對(duì)明令淘汰的空氣開(kāi)關(guān)設(shè)備、非阻燃電纜、油浸變壓器等直接影響供電安全設(shè)備要及時(shí)更換,提高供電系統(tǒng)技術(shù)和裝備水平,從而提高低壓供電系統(tǒng)安全可靠性。 5結(jié)語(yǔ) 煤礦井下供電系統(tǒng)運(yùn)行在一個(gè)復(fù)雜環(huán)境中，提高其運(yùn)行安全可靠性是一項(xiàng)系統(tǒng)、長(zhǎng)期持久的工作，必須結(jié)合煤礦井下開(kāi)采的實(shí)際情況，將人力、物力、環(huán)境等多方面因素有機(jī)結(jié)合起來(lái)，整體協(xié)調(diào)配合，考慮充分進(jìn)