井下安全供电及保护分析

段晓阳

摘 要：我国正处于社会主义市场经济的体制下，对煤矿业的井下安全供电要求也越来越高。本文主要通过对三种煤矿井下安全供电形式进行分析，将每一种安全供电方式进行优缺点对比，与此同时探讨煤矿井下安全供电存在的安全隐患以及各种影响因素，并提出了一些可操作保护措施，可供同行进行参考。

关键词：煤矿;保护;供电 安全;煤矿井下

对于煤矿生产行业来说，安全生产是煤矿企业生产效益实现的基础。据我国相关数据显示，我国煤矿有1万2千座以上，煤矿井下安全工作更不容忽视。其中煤矿井下作业是安全事故发生机率较高的行业，因为煤矿生产行业工作环境的特殊性，需要大量的爆破、设备照明以及车辆运输等辅助。因此对于煤矿生产行业来说，煤矿井下安全供电是企业正常安全进行生产的重要组织部分之一。

1.矿井安全供电的基本要求

1.1煤矿井下供电需可靠

对于矿井下的正常生产来说，不能够间断供电，一旦在煤矿的生产作业中停止供电，不仅会造成一定的经济损失，使得矿井作业中的重要设备停止运作，还会导致煤矿井下工作人员的安全受到威胁。为此，保证矿井生产工作安全的进行，需要在矿井下工作期间保证连续不间断的供电。

1.2煤矿井下供电需安全

电能具有一定的特殊性，在操作使用的过程中，如果稍有疏忽，就有可能会因此导致人员触电、火灾、电灾等类型的事故发生。煤矿的工作环境较为特殊，主要都是在煤矿井下作业，这与在地面上的工作环境有非常大的区别，特别是在煤矿井下工作会存在很多危险性的能源和其他化学气体，例如瓦斯和粉尘等等，因此在煤矿井下发生火灾、人身触电的可能性比在地面上的工作环境机率要大很多。因此，煤矿井下的安全供电需要安全、可靠。

1.3煤矿井下供电需有良好的质量

煤矿井下供电需要良好的供电质量。供电电压的偏离不能够超过规定的安全范围，供电频率也不能超过安全规定范围内的数额。不然，就会恶化电力设备的运行情况，甚至会因此损坏了电气设备。在我国的煤矿生产行业中，一般的电力设备中使用的是50赫兹的交流电，电压和电力的偏差不超过规定的安全偏差额。

1.4煤矿井下需有足够的供电能力

在矿井中工作，需要发电厂提供足够的井下设备用电量，还要求矿井中的供电设备具备足够的供电能力，以此来满足煤矿井下的一切用电需求。

1.5供电经济

满足上述四个要求后，还要求做到供电系统能够容易操作、方便使用、电能损坏不高、投资不高、维护费用低，才能保证煤矿产业顺利进行生产工作。

2.煤矿井下供电的现状

2.1煤矿井下的供电

随着科技的不断发展，矿井供电技术也不断的日新月异。一些新型的技术应用在了煤矿井下供电中。例如高低压选择性漏电保护与高压真空开关等技术的应用。当前一些热门的话题：“高仿真空化、实现供电采掘分离、供电五项保护、三专两闭”等，也是当下煤矿井下供电的工作重点。煤矿井下的安全供电是煤矿生产行业安全作业的重要组成部分。

2.2煤矿井下的供电现状

据相关数据显示，自上世纪70年代初至90年代末，我国矿井中因电气原因发生的事故有148起，其中有75起事故是在采煤和挖掘的过程中发生，62起事故发生在其他的地方，占煤矿井下发的是事故机率为48%。因此煤矿井下的供电安全值得煤矿企业的重视，并根据相应的采掘点制定相关有效的防护措施，保证煤矿井下工作人员的生命安全，以及煤矿井下设备的安全，保证煤矿企业生产工作的正常进行。

2.3用故障树分析法分析事故进行防护

故障树分析法指的是以故障结果进行分析，事故发生的全部原因，寻找到直接导致事故发生原因，再逐级找出下一级的影响因素，直到找到事故发生的各种起因，例如：经常性的烧电机，工作面电缆被压迫，煤矿井下甲烷气体过量，煤矿井下水较大等等。因此，在现实煤矿井下采掘作业中，需要实现采掘和供电两者分开作业，实现高压真空化等等新型供电技术。

3.煤矿井下的安全供电方式

就我国当前煤矿井下安全供电主要有三种形式：

3.1 IT 安全供电方式

IT供电系统属于三相三线制系统，在电源中性点不接地的基础上，将外漏的金属设备通过地面通电进行供电。当供电距离较短时，较适合应用IT的供电方式，主要是因为IT供电具有良好的安全性和稳定性。

在煤矿井下的作业中，对供电系统的要求较高，在作业过程中不能出现断电的发生，如果必须要断电，需要首先满足煤矿井下通风机的供电需求。当供电出现短路故障或者漏电的现象发生，漏电会通过大地形成电压传递，井下工作人员的生命安全也会受到巨大的威胁。因此，在中小型煤矿井下，短距离的供电需求，较适合采用IT供电方式。

3.2 TT 安全供电方式

当在煤矿井下发现漏电的情况时，电流较小，熔断器无法及时进行熔断，因此需要对漏电保护器进行加固保护。为了最大程度上保证安全，可以选择性的进行漏电保护线路系统的配置，一般是由二总线通信接口与分支保护、总保护三部分构成。

在TT供电系统接地安装时，需要使用的钢材较多，并且不能再回收利用。因而，TT这种供电方式在我国当前的矿井中使用的氛围较有限。

3.3 TN 安全供电方式

TN这种供电系统是一种三相电网，主要是以一个中性点接地为供电基础，电气设备因为某些故障致使外壳金属带电，造成火线与零线成直线路，因其回路之间的电阻较小，会使回路中电流不经意间就会过大，致使熔断器会被快速的熔断或者是引起开关跳闸而切断电源。

在科技不断进步的今天，TN供电系统又出现了TN-S与TN-C-S、TN-C的三种新型供电方式，其中TN-C-S的线路较为简单明了，并且具有很高的安全性，目前在我国煤矿进行作业供电系统中广泛得到应用。

4.安全用电的保护措施

4.1动态无功补偿技术的应用

煤矿的煤矿井下作业电机的功率较大，因为各种供电线路的限制，致使地面供电系统和大功率电机之间产生大量的无功率现象，使得很大程度上缩小了有用功功率，造成生产效率的降低。动态无功补偿技术这时成为整个系统中的关键，不但可以满足电路的供应需求，还能够稳定电压，降低无功功率大量的产生。一般来说，补偿位置的不一样，可以将补偿方式为分散补偿方式、就地补偿方式和集中补偿方式三种。

4.1.1集中补偿的应用

从位置方面来看，集中补偿主要是在变压器的位置，有时也会出现在高压降压器的处。维护较为简单，有效的降低了配电网、专用线路和用户变压器的无功负荷，能够降低电能损耗，其中操作简单是他的主要优点。

4.1.2分散补偿的应用

分散补偿方式的安装位置分别有低压与高压供电线路两种，如若将其安装在低压线路，应该安装在低压线路的母线之上，以此来提高功率因数，降低电流，从而才能够降低电损。

4.1.3就地补偿的应用

将大功率用电机械和补偿位置进行直接并联的补偿形式称为就地补偿，在其安装周围主要是为了就地供给至电动机。在以上三种补偿方式中，节能功能最好的就是这种就地补偿方式。在煤矿井下的供电系统中，线路一般比较长，其中一般位于主要供电线路的终端的都是大功率用电设备，因此选用就地补偿的方式，可以就地有效的做到平衡无功电流，使得供电电压稳定，是我国目前的煤矿井下安全供电系统应用较多的补偿方式。

4.2一般常见的供电故障及保护措施

对煤矿生产企业来说，安全是煤矿企业生产中的重要的环节，而煤矿井下安全供电更是煤矿企业能够安全生产的前提条件。

4.2.1 供电故障的类型和形成原因

连接器与高压线路之间的故障：

特殊的煤矿井下工作环境造成了金属的高压电缆保护带经常损坏;区屏器也经常会进水受潮，导致高压最后断电;遭受挤压的高压电缆严重变形、严重损坏等等，最终致使高压断电事故的发生。

开关柜的故障：因为维护检修的不及时，开关发生断相或者错误的动作;继电器动作失灵;导致操作不当开关被损毁

变压器的故障：在煤矿井的生产中，所有的设备几乎都处在满负荷工作状态之下，导致承担供电负荷的变压器的容量很难承受过量的负荷，因此而导致变压器绝缘破损、过热等故障问题的发生，最终导致电火事故的发生。

4.2.2供电故障的解决措施

这种分级闭锁选择性断电技术是目前应用在矿井安工供电系统中最为广泛的一种，可以保护煤矿井下的用电系统的使用安全。它的主要工作原理是将防爆外壳接连腔，经过划分，分成2种：负载接线箱与电源接线腔。接电工作期间，首先打开负载接线腔，他的作用是在进行防爆结构失暴之前就断电，使接线腔不带电;在带电期间打开接线腔，在上级馈电开关下，主动将其中的电源断开，最终使电源接线腔不再带电。这种方法，能够保证作业人员或者维修人员的生命安全，还能够更好的降低瓦斯爆炸事故的发生等等。

5.结语

随着社会主义市场经济的不断发展，高科技信息技术也在不断的迅猛发展，我国煤矿生产行业对技术的要求也越来越高，煤矿井下供电系统的安全技术也在不断的提高，只有在保证了煤矿井下供电安全，才能够有效的开展煤矿生产，才能够带动我国的煤矿业生产的发展，以及防止不必要的悲剧发生，将煤矿企业的损失降到最低。

参考文献：

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