探析提高煤礦供電安全可靠性綜合措施研究
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鄭世剛1由 分享
論文關(guān)鍵詞：煤炭井下開采 低壓供電系統(tǒng) 用電安全
論文摘 要：在分析了煤礦井下低壓供電系統(tǒng)現(xiàn)狀后，對提高煤礦供電安全可靠性的技術(shù)措施進行了詳細分析談?wù)摗?br/>
眾所周知，我國煤炭資源開采大多是在井下進行，其特殊的開采空間、煤層結(jié)構(gòu)使得煤礦井下環(huán)境十分惡劣。采掘面周圍含有大量的瓦斯、煤塵等易燃、易爆物質(zhì)，如果用電不當，很容易由于用電設(shè)備出現(xiàn)漏電等發(fā)生電火花引起井下發(fā)生瓦斯、煤塵爆炸等嚴重事故。本文將結(jié)合我的工作經(jīng)驗，就工程中常用的提高煤礦礦井供電系統(tǒng)安全可靠性的具體對策和措施進行歸納總結(jié)，以便為其它相關(guān)工程提供一點借鑒意義[1]。
1 煤礦井下供電系統(tǒng)現(xiàn)狀分析
煤礦井下供電系統(tǒng)中采用防爆型及增安型電器設(shè)備，在很大程度上提高了低壓供電系統(tǒng)的安全水平，但是由于大多煤礦井下供電系統(tǒng)存在負荷分配不均、諧波污染嚴重、設(shè)備型號不匹配等問題，給井下安全用電埋下了許多安全隱患。
1.1主變壓器容量不足
井下負荷容量遠遠大于供電系統(tǒng)原設(shè)計容量，從而造成主變壓器長期運行在低效運行工況條件下，不僅降低了供電系統(tǒng)供電可靠性和供電質(zhì)量水平，同時系統(tǒng)長期運行在過負荷條件下，很容易導致變壓器出現(xiàn)過熱、絕緣老化、供電電纜出現(xiàn)發(fā)熱燃燒引起瓦斯爆炸事故，不僅給煤炭開采企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟損失，同時還會影響企業(yè)的社會信譽。
1.2供電電能質(zhì)量水平較低
隨著電力電子技術(shù)、通信技術(shù)、自動控制技術(shù)等在煤礦井下機電設(shè)備中應(yīng)用的不斷完善，大量自動化水平較高的大功率機電設(shè)備已成為煤礦井下主要操作設(shè)備，在很大程度上提高了煤礦井下開采綜合自動水平，但同時大量變頻整流設(shè)備（如變頻調(diào)速控制系統(tǒng)、軟啟動智能控制系統(tǒng)等）在井下供電系統(tǒng)中的廣泛使用，其正常工作時所產(chǎn)生的諧波分量，會通過低壓供電線路直接反饋入煤礦礦井低壓供電系統(tǒng)中，使井下配電網(wǎng)有功和無功間不能保持原有的平衡，供電電壓出現(xiàn)畸變等低質(zhì)量電能，不僅影響井下開采設(shè)備的高效運行，同時還可能造成井下各類繼電保護和在線監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)“誤動”或“拒動”情況，大大降低井下供電系統(tǒng)運行安全可靠性。
1.3人為誤操作
煤礦礦井不僅操作范圍較小，同時還是一個多工種同時作業(yè)環(huán)境，這就給井下煤炭生產(chǎn)安全用電提出了更高的要求。
1.4防爆電器自身防爆性能不符合規(guī)范要求
為了提高井下供電系統(tǒng)的安全可靠性，保證井下作業(yè)員工的人身財產(chǎn)安全，國家已經(jīng)在相關(guān)文件或規(guī)范中明令淘汰或禁止使用一批在操作過程中會產(chǎn)生較大能量電弧的分支線路空氣開關(guān)。在實際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，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，這些明令禁止的開關(guān)設(shè)備依然在煤礦礦井中作為主要的電源控制開關(guān)，直接影響到煤礦礦井低壓供電系統(tǒng)可靠性，嚴重威脅著井下從事煤炭生產(chǎn)人員和設(shè)備的安全[2]。
1.5煤礦礦井供電系統(tǒng)在線安全監(jiān)測系統(tǒng)自動化水平較低
由于受當時建設(shè)技術(shù)水平和投資資金的制約，很多煤礦礦井低壓供電系統(tǒng)均沒有配置供電系統(tǒng)安全實時監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，致使井下供電系統(tǒng)的綜合運行工況數(shù)據(jù)信息不能實時反饋回地面，導致地面相關(guān)電力調(diào)度管理人員無法技術(shù)掌握井下供電系統(tǒng)運行情況，對可能發(fā)生的安全隱患和故障無法及時作出有針對性的操作和補救決策，引起事故進一步擴大，造成巨大的人身財產(chǎn)損失。
2 提高煤礦礦井供電系統(tǒng)安全可靠性措施研究
2.1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)是煤礦井下開采安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟用電的重要基礎(chǔ)保證。任何分支回路都是獨立運行的，不能在在分支線路上“T”接其它負荷，并及時調(diào)整進行開采供電結(jié)構(gòu)，動態(tài)優(yōu)化內(nèi)部配電線路結(jié)構(gòu)，減少供配電過渡環(huán)節(jié)和冗余線路，提高供電系統(tǒng)運行安全經(jīng)濟可靠性[2]。
2.2選用先進動態(tài)無功補償及消諧裝置
通過設(shè)備無功和有功容量間的自調(diào)節(jié)，不僅可以提高礦井低壓供電系統(tǒng)的安全可靠性和供電綜合質(zhì)量水平，為井下各電氣設(shè)備提供功率因數(shù)和供電質(zhì)量均優(yōu)越的電能資源，同時還可以有效抑制井下低壓供電系統(tǒng)中各機電設(shè)備運行時產(chǎn)生的高次諧波分量，降低諧波對供配電網(wǎng)的沖擊，保證各煤礦開采機電設(shè)備高效穩(wěn)定運行，提高其綜合使用壽命。
2.3構(gòu)筑完善井下低壓供電系統(tǒng)繼電保護系統(tǒng)
在低壓供電系統(tǒng)繼電保護設(shè)計和技術(shù)改造時，應(yīng)充分結(jié)合分級閉鎖和選擇性斷電控制技術(shù)，保證井下各機電設(shè)備高效穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟運行，為礦井低壓供電系統(tǒng)安全可靠供電提供重要支持。在低壓供電系統(tǒng)中按照分級閉鎖和選擇性斷電原則，構(gòu)筑完善的繼電保護系統(tǒng)，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。
2.4配置先進供電安全實時在線監(jiān)測系統(tǒng)
對于供電系統(tǒng)中存在的高隱患非安全型或高耗能型設(shè)備應(yīng)予淘汰并重新規(guī)劃選型。要下大力氣加大資金投入，以提高低壓供電系統(tǒng)的安全可靠性能，保證井下煤炭開采工作高效經(jīng)濟進行。
3 結(jié)束語
煤礦井下供電系統(tǒng)運行在一個復雜環(huán)境中，提高其運行安全可靠性是一項系統(tǒng)、長期持久的工作，必須結(jié)合煤礦井下煤礦開采的實際情況，將人力、物力、環(huán)境等多方面因素有機結(jié)合起來，整體協(xié)調(diào)配合進行充分考慮設(shè)計，制定完善井下安全供電措施方案，有效提高煤礦井下低壓供電系統(tǒng)供電可靠性，保障井下煤礦開采安全穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟的高效進行。
參考文獻：
1.陳國呈.變頻調(diào)速及軟開關(guān)電力變換技術(shù)[M].北京：北京機械工業(yè)出版社，2004.
2.劉紀為.對煤礦漏電保護的一點看法[J].煤，2010，127（05）：77-78，92.
論文摘 要：在分析了煤礦井下低壓供電系統(tǒng)現(xiàn)狀后，對提高煤礦供電安全可靠性的技術(shù)措施進行了詳細分析談?wù)摗?br/>
眾所周知，我國煤炭資源開采大多是在井下進行，其特殊的開采空間、煤層結(jié)構(gòu)使得煤礦井下環(huán)境十分惡劣。采掘面周圍含有大量的瓦斯、煤塵等易燃、易爆物質(zhì)，如果用電不當，很容易由于用電設(shè)備出現(xiàn)漏電等發(fā)生電火花引起井下發(fā)生瓦斯、煤塵爆炸等嚴重事故。本文將結(jié)合我的工作經(jīng)驗，就工程中常用的提高煤礦礦井供電系統(tǒng)安全可靠性的具體對策和措施進行歸納總結(jié)，以便為其它相關(guān)工程提供一點借鑒意義[1]。
1 煤礦井下供電系統(tǒng)現(xiàn)狀分析
煤礦井下供電系統(tǒng)中采用防爆型及增安型電器設(shè)備，在很大程度上提高了低壓供電系統(tǒng)的安全水平，但是由于大多煤礦井下供電系統(tǒng)存在負荷分配不均、諧波污染嚴重、設(shè)備型號不匹配等問題，給井下安全用電埋下了許多安全隱患。
1.1主變壓器容量不足
井下負荷容量遠遠大于供電系統(tǒng)原設(shè)計容量，從而造成主變壓器長期運行在低效運行工況條件下，不僅降低了供電系統(tǒng)供電可靠性和供電質(zhì)量水平，同時系統(tǒng)長期運行在過負荷條件下，很容易導致變壓器出現(xiàn)過熱、絕緣老化、供電電纜出現(xiàn)發(fā)熱燃燒引起瓦斯爆炸事故，不僅給煤炭開采企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟損失，同時還會影響企業(yè)的社會信譽。
1.2供電電能質(zhì)量水平較低
隨著電力電子技術(shù)、通信技術(shù)、自動控制技術(shù)等在煤礦井下機電設(shè)備中應(yīng)用的不斷完善，大量自動化水平較高的大功率機電設(shè)備已成為煤礦井下主要操作設(shè)備，在很大程度上提高了煤礦井下開采綜合自動水平，但同時大量變頻整流設(shè)備（如變頻調(diào)速控制系統(tǒng)、軟啟動智能控制系統(tǒng)等）在井下供電系統(tǒng)中的廣泛使用，其正常工作時所產(chǎn)生的諧波分量，會通過低壓供電線路直接反饋入煤礦礦井低壓供電系統(tǒng)中，使井下配電網(wǎng)有功和無功間不能保持原有的平衡，供電電壓出現(xiàn)畸變等低質(zhì)量電能，不僅影響井下開采設(shè)備的高效運行，同時還可能造成井下各類繼電保護和在線監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)“誤動”或“拒動”情況，大大降低井下供電系統(tǒng)運行安全可靠性。
1.3人為誤操作
煤礦礦井不僅操作范圍較小，同時還是一個多工種同時作業(yè)環(huán)境，這就給井下煤炭生產(chǎn)安全用電提出了更高的要求。
1.4防爆電器自身防爆性能不符合規(guī)范要求
為了提高井下供電系統(tǒng)的安全可靠性，保證井下作業(yè)員工的人身財產(chǎn)安全，國家已經(jīng)在相關(guān)文件或規(guī)范中明令淘汰或禁止使用一批在操作過程中會產(chǎn)生較大能量電弧的分支線路空氣開關(guān)。在實際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，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，這些明令禁止的開關(guān)設(shè)備依然在煤礦礦井中作為主要的電源控制開關(guān)，直接影響到煤礦礦井低壓供電系統(tǒng)可靠性，嚴重威脅著井下從事煤炭生產(chǎn)人員和設(shè)備的安全[2]。
1.5煤礦礦井供電系統(tǒng)在線安全監(jiān)測系統(tǒng)自動化水平較低
由于受當時建設(shè)技術(shù)水平和投資資金的制約，很多煤礦礦井低壓供電系統(tǒng)均沒有配置供電系統(tǒng)安全實時監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，致使井下供電系統(tǒng)的綜合運行工況數(shù)據(jù)信息不能實時反饋回地面，導致地面相關(guān)電力調(diào)度管理人員無法技術(shù)掌握井下供電系統(tǒng)運行情況，對可能發(fā)生的安全隱患和故障無法及時作出有針對性的操作和補救決策，引起事故進一步擴大，造成巨大的人身財產(chǎn)損失。
2 提高煤礦礦井供電系統(tǒng)安全可靠性措施研究
2.1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)是煤礦井下開采安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟用電的重要基礎(chǔ)保證。任何分支回路都是獨立運行的，不能在在分支線路上“T”接其它負荷，并及時調(diào)整進行開采供電結(jié)構(gòu)，動態(tài)優(yōu)化內(nèi)部配電線路結(jié)構(gòu)，減少供配電過渡環(huán)節(jié)和冗余線路，提高供電系統(tǒng)運行安全經(jīng)濟可靠性[2]。
2.2選用先進動態(tài)無功補償及消諧裝置
通過設(shè)備無功和有功容量間的自調(diào)節(jié)，不僅可以提高礦井低壓供電系統(tǒng)的安全可靠性和供電綜合質(zhì)量水平，為井下各電氣設(shè)備提供功率因數(shù)和供電質(zhì)量均優(yōu)越的電能資源，同時還可以有效抑制井下低壓供電系統(tǒng)中各機電設(shè)備運行時產(chǎn)生的高次諧波分量，降低諧波對供配電網(wǎng)的沖擊，保證各煤礦開采機電設(shè)備高效穩(wěn)定運行，提高其綜合使用壽命。
2.3構(gòu)筑完善井下低壓供電系統(tǒng)繼電保護系統(tǒng)
在低壓供電系統(tǒng)繼電保護設(shè)計和技術(shù)改造時，應(yīng)充分結(jié)合分級閉鎖和選擇性斷電控制技術(shù)，保證井下各機電設(shè)備高效穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟運行，為礦井低壓供電系統(tǒng)安全可靠供電提供重要支持。在低壓供電系統(tǒng)中按照分級閉鎖和選擇性斷電原則，構(gòu)筑完善的繼電保護系統(tǒng)，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。
2.4配置先進供電安全實時在線監(jiān)測系統(tǒng)
對于供電系統(tǒng)中存在的高隱患非安全型或高耗能型設(shè)備應(yīng)予淘汰并重新規(guī)劃選型。要下大力氣加大資金投入，以提高低壓供電系統(tǒng)的安全可靠性能，保證井下煤炭開采工作高效經(jīng)濟進行。
3 結(jié)束語
煤礦井下供電系統(tǒng)運行在一個復雜環(huán)境中，提高其運行安全可靠性是一項系統(tǒng)、長期持久的工作，必須結(jié)合煤礦井下煤礦開采的實際情況，將人力、物力、環(huán)境等多方面因素有機結(jié)合起來，整體協(xié)調(diào)配合進行充分考慮設(shè)計，制定完善井下安全供電措施方案，有效提高煤礦井下低壓供電系統(tǒng)供電可靠性，保障井下煤礦開采安全穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟的高效進行。
參考文獻：
1.陳國呈.變頻調(diào)速及軟開關(guān)電力變換技術(shù)[M].北京：北京機械工業(yè)出版社，2004.
2.劉紀為.對煤礦漏電保護的一點看法[J].煤，2010，127（05）：77-78，92.