浅析煤矿井下供电系统的存在问题与解决对策

丁辽

摘 要：电力是煤矿生产的主要能源，煤矿井下供电的安全性和可靠性直接影响着煤矿安全生产和经济效益。煤矿井下供电系统存在的隐患已经成为井下生产过程中最为突出的问题，针对存在的隐患而提出有效合理的解决措施，从而能够避免因供电系统隐患引发的安全事故，进而提高矿井供电安全性，保证煤矿安全生产。

关键词：煤矿；供电系统；隐患；安全；措施

煤矿井下供电系统的可靠与稳定直接影响到整个电网的安全、合理、经济。神东公司各煤矿井下采掘机械化程度较高，随着生产工作面不断向前延伸、扩大，给井下安全供电带来了挑战。因此，本文针对煤矿井下供电系统常见的隐患进行分析研究，从而找出解决之道，更好的服务于煤矿生产。

1 煤矿井下供电系统的介绍

目前煤矿井下常见的供电系统为35KV高压经过煤矿地面35KV/10KV变电所变压器降压后，经过10KV高压配电装置及供电线路，将电能输送至井下中央变电所，再由中央变电所输送至各采区变电所，经过采区变电所送至综采工作面，连采、掘进工作面，机电、运转配电点，经过各工作面、配电点移动变电站降压后，分别将不同的电压等级输送给不同的电气开关和用电负荷，组成煤矿井下供电系统。

2 煤矿井下供电系统目前存在的安全隐患

2.1 供配电系统不够稳定

2.1.1 变压器容量不足

产生这个问题的原因主要有两方面：其一供电设计的失策，即在设计之初没有按照规定留下富余容量；其二是生产现场违规加载导致变压器超负荷工作；变压器超负荷工作最直接的影响就是变压器温度升高、阻抗增大、变压器绝缘降低导致短路，最终造成变压器故障引起停电事故，由此可见，变压器容量不足引发的问题，对煤矿井下安全生产威胁是非常大的。

2.1.2 双回路电源线的供电系统应用难以落实

现仍有部分煤矿产业在生产时没有按照国家规定生产，采用的是单回路电源线的供电系统，不符合国家的要求。有些煤矿在工作时为了节约成本，提高自我收入，甚至在停电时将柴油、汽油发动机充当煤矿生产的临时供电系统，或者仅仅是在面对上级检查的时候做做“面子工程”，应付检查。这是对煤矿井下作业工人人身安全及其不负责任的表现，加大了煤矿生产的安全隐患。

2.1.3 井下电气设备保护功能不齐全

目前煤矿井下使用的电气设备都是国家规定的具有相关保护功能，但我们在使用设备的过程中却往往违规作业，甩保护、甩保险等违章现象仍然存在，这是人为的因素给矿井安全供电制造隐患、给矿井安全生产制造隐患。

2.2 防爆电器防爆性能不合格

矿用隔爆型电气设备采用防爆外壳、本质安全回路及各种保护装置，这些安全措施对防止电火花引起的瓦斯、煤尘爆炸有重要的作用。防爆电器自身防爆性能不符合规范要求：有些煤矿由于改造资金缺乏或相关企业法人不重视等因素的影响，使煤矿矿井中主要的电源控制开关为明令禁止的开关设备，直接影响到煤矿矿井供电系统可靠性，严重威胁着井下从事煤炭生产人员和设备的安全。

防爆电气装设不符合防爆标准，安装后导致其失去防爆性能，再加上设备日常检查不到位，导致井下存在失爆设备，是井下供电系统的一大隐患。

2.3 继电保护整定困难

井下线路级数较多、每条线路长短不一、负荷量较大等，这些特点决定了煤矿供电系统在整定和配置继电保护时，不能完全照搬供电部门的整定和配置方法，主要表现在：

（1）煤矿井下供电系统是一个单侧电源辐射状电网，由于采区变电所距电源较远，中间经过的开关级数较多，需要较长的时限和较大的整定值配合，而供电部门对电源保护的时限和定值已经限定，无法更改，造成给定整定值過小、保护时限过短，保护无法配合。

目前，采区变电所的整定原则是确定最远端的负荷性质和大小，根据计算结果整定供此处负荷的开关定值，然后逐级向采区变电所计算，根据所供负荷中功率最大者确定过流保护定值，以最远端的短路电流整定速断保护。依次向上逐级配合，速断保护和过载保护的整定值和时限从采区变电所向下逐级降低。由于目前速断保护整定值过小，一旦出现短路故障，必然是所有速断保护同时动作，使得继电保护没有选择性，出现越级跳闸，从而扩大停电事故影响范围。

（2）在中央变电所母线弧光短路时，如果35kV变电所10kV馈出盘速断保护拒动，只能靠变压器过流保护动作，很可能造成全矿停电事故。

（3）采区变电所保护一般采用反时限过流保护方式，一直以来没有进行很好的整定值配合计算，采区变电所出线出现故障时，保护没有选择性，易出现越级跳闸，扩大停电事故影响范围。

2.4 煤矿井下作业人员资格审定不严格

我国法律法规对于煤矿井下工作人员具有严格的要求，《煤矿安全管理规程》明确规定：“煤矿特种作业人员须经专门培训合格，取得特种作业操作资格证书”，煤矿行业应当严格贯彻此项规定，强调工作人员必须经过专门性的严格培训并且获取专业操作资格证，但在实际存在部分煤矿矿电气检修人员没有专业培训取得作业证件，存在专业知识方面有所欠缺或者是只有理论知识但是缺乏实际操作经验。这种缺乏培训实践，专业素养不合格的工作人员在矿井作业时如果遇到突发状况，将很难妥善的处理。由于在安全意识及专业技能方面的欠缺，在作上，极有可能造成井下供电系统操作混乱。同时，没有取得特种作业操作资格证书的井下作业人员由于自身安全意识的缺乏，在检修时没有注意绝缘保护和及时做好防护措施，若因此造成安全事故，将带来巨大伤害，后果不堪设想。

3 煤矿井下供电系统的改进措施

煤矿井下供电系统中存在的安全隐患随时可能影响矿井安全生产，从而造成人员伤亡和财产损失，着手解决这些隐患迫在眉睫。

3.1 稳定供电系统，加强设备防爆检查

在井下供电系统发设计时，考虑变压器应有的富余容量，相关管理部门应加强对变压器现场使用情况的监督管理，严禁违规加负荷运行。对新建的矿井，相关职能部门加强监管检查力度，确保井下双回路供电。各区队加强对开关保护器检查力度，发现私自甩保护、甩保险的，区队严惩不贷。

在防爆设备选型上严格执行井下防爆电气设备使用标准，相关职能部门积极把关，严防不合格防爆设备入井。各区队加强防爆性能检查力度，加大对电工防爆知识的培训。

3.2 制定煤矿供电系统用继电保护整定计算和配置方案

地面变电所到井下变电所重新设置继电保护，并优化整定动作电流，使之在符合继电保护大原则的基础上，能针对煤矿井下电网的特殊性实现实用的保护设置与整定方法，以达到以前无法满足的纵向选择性。采区反时限过电流保护的整定配合原则，在井下中央变电所或井下主要采区变电所与下一级采区变电所之间找出一个最优整定值结合点，往上以大电流小时限为主，往下以小电流大时限为主，争取实现既能满足大负荷频繁长时间启动的需要，又能在采区线路故障时，保护动作也可有较高的选择性。优化线路配置总体方案。考虑到煤矿供电系统的特点，以及井下供电网络发生短路故障的几率远高于地面架空线路等，优化总体的线路保护系统方案，既要限制井下发生短路时大电流对上级变电所主变的冲击，又要兼顾井上、下过流保护动作值的配合，还要考虑全线电压损失和保护系统的可靠性、选择性等要求。

4 结语

总而言之，在煤矿行业生产工作中，我们要高度重视安全问题，管理部门加强监督，对不合格装置进行严格整改，确保煤矿井下供电系统的安全性，减少煤矿井下生产中的安全隐患。

参考文献：

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[2]郭爱民.关于煤矿井下供电系统的几点思考[J]. 技术与市场，2014，（09）：92-93.

[3] 徐 亮.对中低压电网过电压限制的方法[J].电气时代，2000（8）：33-35.