【摘 要】現(xiàn)代礦山企業(yè)的動力是電力，保證電力供應(yīng)的可靠性和安全性，并達到到技術(shù)和經(jīng)濟方式合歡是滿足工業(yè)生產(chǎn)需要的關(guān)鍵因素。本文在分析煤礦井下低壓供電系統(tǒng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，論述了如何增加煤礦供電安全性和可靠性以及煤礦供電系統(tǒng)的數(shù)字化發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】安全性 可靠性 數(shù)字化煤炭供電系統(tǒng)

一般而言，煤炭資源的開采多數(shù)是井底作業(yè)，由于特殊的結(jié)構(gòu)和開采手段，煤礦井下環(huán)境非常惡劣。而且，再開采的表面還有大量的化學(xué)物質(zhì)很容易導(dǎo)致爆炸，極易因為用電不當，導(dǎo)致用電設(shè)備出現(xiàn)漏電等現(xiàn)象，從而引發(fā)很多意外事故的出現(xiàn)。

一、煤礦供電系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

隨著時代的進步，很多高科技技術(shù)也在煤礦井下機電設(shè)備中開采中應(yīng)用，其中包括自動控制技術(shù)、通信技術(shù)和電力電子技術(shù)等。當代煤礦井下的重要的操作設(shè)備均具有很多自動化水平比較高的大功率機電設(shè)備，大幅度的增加了煤礦井下開采的自動化水平。因為使用新型的增安型和防爆型電器設(shè)備，煤礦井下供電系統(tǒng)的安全性得到了大幅度的提高。但是由于很多煤礦井下供電系統(tǒng)中的不均的負荷分配、嚴重的諧波污染以及不匹配的設(shè)備型號等問題的存在，井下安全用電問題依舊存在很多的安全隱患，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。第一，煤礦井下供電系統(tǒng)中主變壓器容量過小。井下負荷容量一般都大于供電系統(tǒng)原設(shè)計，所以，處于低效工況下運行下的主變壓器長期，不僅使供電可靠性及供電質(zhì)量水平下降，同時由于系統(tǒng)一直在過負荷狀態(tài)下運行，極易使變壓器絕緣老化、過熱以及供電電纜發(fā)熱燃燒，從而引起瓦斯爆炸問題。第二，供電電能的質(zhì)量水平比較低。煤礦礦井操作范圍比較小，并且處于多工種同時作業(yè)的環(huán)境中，因此井下煤炭生產(chǎn)中對安全用電就需要更為嚴格的要求。目前在井下供電系統(tǒng)中大量使用變頻整流設(shè)備，其在正常工作狀態(tài)下會發(fā)射諧波分量，可以經(jīng)由低壓供電線路進入煤礦礦井低壓供電系統(tǒng)中，打亂井下電網(wǎng)中的有功和無功間的平衡，使供電電壓出現(xiàn)畸變產(chǎn)生低質(zhì)量電能，降低井下開采設(shè)備運行效率，影響井下供電系統(tǒng)安全可靠的運行。近年來，由于受到建筑技術(shù)水平較低以及投資資金的制約，在線安全監(jiān)測煤礦礦井供電系統(tǒng)的自動化水平較為落后，大多數(shù)煤礦礦井中未在供電系統(tǒng)中安裝安全實時監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，使得井下供電系統(tǒng)的運行情況不能及時快速的反應(yīng)為地面的監(jiān)控人員，從而導(dǎo)致地面上相應(yīng)的管理用電人員不能實時掌控井下使用狀態(tài)，從而導(dǎo)致危險事故的發(fā)生。

二、完善煤礦供電系統(tǒng)的措施

第一，保證電力供應(yīng)的安全性和可靠性。電力供應(yīng)的安全性是指降低由于發(fā)生觸電事故及電器故障等原因引起爆炸等嚴重事故的可能性，可靠性是指供電系統(tǒng)可以連續(xù)供電的可靠程度。礦山上復(fù)雜的環(huán)境很容易產(chǎn)生意外事故，所以需要采取一系列的安全措施來預(yù)防此類事故的發(fā)生，主要有防炸，過電流保護以及防觸電過負載等措施，同時還需要擬定相關(guān)的規(guī)章制度，并嚴格遵守，以確保供電的安全性。 第二，保證電力供應(yīng)的電能質(zhì)量。在滿足電力供應(yīng)的安全性和可靠性的基礎(chǔ)上，確保供電技術(shù)合理即供電質(zhì)量同樣具有重要的意義。一般情況下，在電壓偏移不足±5%以及頻率偏移不足±0.2-±0.5赫茲時，往往就可以認為是電源良好的表現(xiàn)。在上述條件得到較好滿足基礎(chǔ)上，需要不斷增加供電系統(tǒng)簡單化及安裝操作便捷化，使其能夠以較少的投資和運行費用，獲得最大化的收益。另外，由于可控硅及大功率整流廣泛應(yīng)用，在一定程度上增加了原電網(wǎng)中的諧波量，這樣容易導(dǎo)致電力電容出現(xiàn)過負載現(xiàn)象，從而留下了事故發(fā)生的不安全隱患。因此，需要積極采取科學(xué)合理的技術(shù)措施來對電能質(zhì)量進行保駕護航。煤礦井下開采的可靠安全及經(jīng)濟節(jié)能用電依賴于科學(xué)可靠的供配電結(jié)構(gòu)。各個分支回路均為獨立運行的狀態(tài)，因為應(yīng)積極對開采供電結(jié)構(gòu)進行適時調(diào)整與并努力實現(xiàn)其內(nèi)部配電線路結(jié)構(gòu)的動態(tài)優(yōu)化，以使冗余線路和供配電過渡環(huán)節(jié)減少，從而保證供電系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行及獲得良好的經(jīng)濟效益和持續(xù)發(fā)展。一般而言，一些高耗能型或高隱患非安全型設(shè)備存在供電系統(tǒng)當，這就要求對這些設(shè)備進行淘汰，并及時進行重新規(guī)劃及選型。低壓供電系統(tǒng)必須具有良好的安全可靠性，要做到這一點資金投入必不可少，且要加大對資金的深入投入，確保井下煤炭開采工作的科學(xué)、高效、經(jīng)濟及持續(xù)發(fā)展。對于低壓供電系統(tǒng)，在進行技術(shù)改造和繼電保護設(shè)計的過程中，需要考慮選擇性斷電控制和分級閉鎖技術(shù)，確保井下各機電設(shè)備可以節(jié)能經(jīng)濟、穩(wěn)定高效的運行，從而可以保障礦井低壓供電系統(tǒng)供電過程的可靠性和安全性。在設(shè)備有功及無功容量的自身調(diào)節(jié)功能，一方面能夠使礦井低壓供電系統(tǒng)的安全性增加，由于供電系統(tǒng)更為可靠，同時提高了對應(yīng)的供電綜合質(zhì)量水平；另外，也抑制了由于各機電設(shè)備運行時產(chǎn)生的高次諧波分量，從而使供配電網(wǎng)收到的諧波沖擊進一步降低，確保了各個煤礦開采機電設(shè)備能夠穩(wěn)定、高效的持續(xù)運行，延長了這些設(shè)備的綜合使用壽命。按照選擇性斷電和分級閉鎖原則，為了有效防范井下員工出現(xiàn)人為錯誤操作而引發(fā)事故，應(yīng)積極在低壓供電系統(tǒng)中構(gòu)筑完善的繼電保護系統(tǒng)，進而可以有效增強礦井供電系統(tǒng)的防火防爆及綜合安全性能。

三、煤礦供電系統(tǒng)的數(shù)字化

現(xiàn)階段，在我國多級輻射狀是煤炭企業(yè)電網(wǎng)較為常用的供電模式，具有其自身的缺陷：第一，因為存在較多的延伸級數(shù)，各級保護時限在上級電網(wǎng)配合時限變短的情況下往往也無法有效配合；第二，因而存在增大的供電系統(tǒng)容量以及增多的供電線路短，同時各個級別短路電流的距離往往很近，這種情況下，各個級別的保護電流定值也很難得到有效配合。數(shù)字化變電站采用了光纜聯(lián)結(jié)，節(jié)省了大量的控制電纜，降低了土方量，既節(jié)省了投資，又便于施工，最終數(shù)字化變電站與常規(guī)綜合自動化系統(tǒng)變電站綜合費用應(yīng)大致相當，甚至更低。

作者簡介：

趙占區(qū)，機電一體化工程專業(yè)，開灤蔚州礦業(yè)公司北陽莊礦井籌建處。