曹瑞軍

（陽煤集團(tuán)翼城山凹有限責(zé)任公司， 山西 陽泉 045000）

引言

為了提高井下局部通風(fēng)機(jī)所使用的供電系統(tǒng)的安全性與可靠性，相關(guān)法律法規(guī)規(guī)定：在高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井以及瓦斯涌出量比較大的部位，為保證井下安全，必須使用專用線路、專用開關(guān)以及專用變壓器對位于掘進(jìn)工作面的風(fēng)機(jī)進(jìn)行供電。通過專用變壓器、專用開關(guān)以及專用線路，采區(qū)變電站直接向位于掘進(jìn)工作面的局部通風(fēng)機(jī)進(jìn)行供電[1]。

此項法規(guī)要求開采工作面和掘進(jìn)工作面的供電系統(tǒng)各自獨立運(yùn)行，獨立的供電系統(tǒng)以及專用的開關(guān)、專用的變壓器以及專用線路的應(yīng)用大大降低了供電系統(tǒng)故障，進(jìn)而有效降低了因供電系統(tǒng)故障而造成的通風(fēng)機(jī)停風(fēng)以及掘進(jìn)工作面瓦斯超限事故。但是局部通風(fēng)機(jī)本身故障、局部通風(fēng)機(jī)專用線路故障、局部通風(fēng)機(jī)控制開關(guān)故障甚至采掘工作面其他電氣設(shè)備故障造成局部通風(fēng)機(jī)斷電故障都時常發(fā)生，造成工作面停風(fēng)，甚至導(dǎo)致工作面瓦斯超限。因此，亟待對煤礦局部通風(fēng)機(jī)的供電系統(tǒng)做出改進(jìn)，提高局部通風(fēng)機(jī)供電系統(tǒng)的可靠性。

1 現(xiàn)場概況

某礦為高瓦斯礦井，掘進(jìn)工作面停風(fēng)5 min就會導(dǎo)致工作面瓦斯超限，若停風(fēng)時間過長，一方面會造成排放瓦斯時間過長，還會威脅井下人員、設(shè)備的安全。根據(jù)記錄該煤礦僅在2014年7—8月份就出現(xiàn)了3起由于工作面停風(fēng)事故：

7月7日，2601工作面的移動變壓器出現(xiàn)短路，三采變電所和中央變電所監(jiān)測到短路電流，35 kV變電所控制內(nèi)的所有開關(guān)柜執(zhí)行速斷操作，導(dǎo)致井下幾乎全部斷電。

7月27日，2603工作面材料巷Ⅲ段的1 140 V電纜接線盒因為出現(xiàn)三相短路而燒毀，三采變電所和中央變電所監(jiān)測到短路電流，35 kV變電所控制內(nèi)的所有開關(guān)柜執(zhí)行速斷操作，導(dǎo)致井下幾乎全部斷電。

8月12日，2607工作面的低壓電纜因為受潮，出現(xiàn)了過流，導(dǎo)致三采一段變電所跳閘，三采區(qū)全部停電。

三起事故中最嚴(yán)重的一起導(dǎo)致排放瓦斯耗費(fèi)了一個工作班的時間，不僅嚴(yán)重降低了工作效率，對安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重的威脅。

2 事故分析

通過對3起事故進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)上述事故都是因出現(xiàn)過流而導(dǎo)致上級變電所的高壓開關(guān)跳閘，使采區(qū)斷電，局扇停止送風(fēng)，瓦斯超限。造成事故的根本原因如下：

1）該礦采用的是BGP9L-6型高壓開關(guān)，該開關(guān)沒有進(jìn)行短路保護(hù)的時間整定。一旦短路故障的電流過大，比如三相短路，就會使上下級的短路保護(hù)同時開啟，出現(xiàn)越級跳閘。

2）由于煤礦下面空氣濕度較大，電氣開關(guān)長期在這種環(huán)境中會導(dǎo)致機(jī)構(gòu)的靈敏度嚴(yán)重下降，執(zhí)行跳閘動作的需要的時間增加。

3）井下的高壓開關(guān)跳閘機(jī)構(gòu)在出現(xiàn)短路時也會造成越級跳閘。

3 改進(jìn)措施

針對上述故障，提出了安裝雙風(fēng)機(jī)雙電源及自動切換裝置和延伸“三?！惫╇姷母倪M(jìn)，來提高煤礦局部通風(fēng)供電系統(tǒng)的可靠性，避免工作面停風(fēng)以及工作面瓦斯超限事故的發(fā)生。

3.1 安裝雙風(fēng)機(jī)雙電源及自動切換通風(fēng)系統(tǒng)

雙風(fēng)機(jī)雙電源及自動切換通風(fēng)系統(tǒng)的具體實施方式為：以原采用“三?！惫╇姷木稚茸鳛橹骶植客L(fēng)機(jī)，在工作面再安裝一部局扇作為副局部通風(fēng)機(jī)，加裝的局扇接入掘進(jìn)工作面的電源，增設(shè)QBZ-80/660（380）SF 型自動切換開關(guān)，實現(xiàn)主、副兩部局部風(fēng)機(jī)的自動切換。并在副局部風(fēng)機(jī)的電路上加裝一個BKD20-200型饋電開關(guān)和BKD20-400型饋電開關(guān)。預(yù)先設(shè)置好兩個饋電開關(guān)的漏電動作時間，保證新增饋電開關(guān)的靈敏性。此種設(shè)置可以避免越級跳閘的出現(xiàn)，避免井下大面積停電。并在主通風(fēng)機(jī)控制開關(guān)與動力電控開關(guān)之間設(shè)置風(fēng)電閉鎖裝置，當(dāng)主風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障停止工作時，動力電控開關(guān)就會處于斷開狀態(tài)，雖有副通風(fēng)機(jī)向工作面供風(fēng)，但工作面仍無法工作，只有當(dāng)主通風(fēng)機(jī)檢修完畢并開始運(yùn)轉(zhuǎn)后，動力控制開關(guān)才能閉合。這種設(shè)置可以提醒檢修人員及時對主風(fēng)機(jī)進(jìn)行維修，提高通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性[2]。如圖1所示，為雙風(fēng)機(jī)雙電源及自動切換通風(fēng)系統(tǒng)的供電示意圖。

圖1 雙風(fēng)機(jī)雙電源及自動切換通風(fēng)系統(tǒng)的供電示意圖

該系統(tǒng)的工作原理為：在正常工作狀態(tài)下，主局部風(fēng)機(jī)保持運(yùn)行，而副局部風(fēng)機(jī)保持隨時可啟動的狀態(tài)。當(dāng)主局部風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障，停止送風(fēng)的時候，自動切換裝置開始工作，接通副局部風(fēng)機(jī)的電源，副局部風(fēng)機(jī)開始送風(fēng)。同時將主局部風(fēng)機(jī)的電源斷開，避免持續(xù)供電造成主局部風(fēng)機(jī)損壞。通過在主、副局部風(fēng)機(jī)的控制開關(guān)中增設(shè)雙風(fēng)機(jī)雙電源自動切換裝置實現(xiàn)上述功能的。在主局部風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障，停止送風(fēng)時，主風(fēng)機(jī)的電流會增大，雙風(fēng)機(jī)雙電源自動切換裝置通過檢測電流的變化，實現(xiàn)對主局部風(fēng)機(jī)是否故障的判定，然后自動切斷主風(fēng)機(jī)的電源，接通副風(fēng)機(jī)的電源。而當(dāng)主風(fēng)機(jī)的故障被排除后，需人工操作啟動主風(fēng)機(jī)，避免對主風(fēng)機(jī)檢修時出現(xiàn)突然啟動。

3.2 延伸“三專”供電

雙風(fēng)機(jī)雙電源及自動切換通風(fēng)系統(tǒng)可以解決由于工作面局部風(fēng)機(jī)本身的故障、控制開關(guān)故障和專用線路出現(xiàn)故障導(dǎo)致的工作面停風(fēng)事故。在一定程度上可以保證工作面通風(fēng)的連續(xù)性。但是該方案不能解決采掘設(shè)備電氣設(shè)備出現(xiàn)故障導(dǎo)致的井下開關(guān)跳閘、工作面停風(fēng)問題。因此，對局部通風(fēng)機(jī)供電系統(tǒng)做進(jìn)一步的改進(jìn)。經(jīng)過分析，采用延伸“三?！惫╇姷姆桨?。

從地面的35 kV變電所6 kV母線的Ⅰ段（或Ⅱ段）接出一線路至井下中央變電所，將此線作為工作面局部通風(fēng)機(jī)的專用供電線，如圖2所示。

圖2 掘進(jìn)工作面的局部通風(fēng)機(jī)供電系統(tǒng)圖

延伸“三專”供電的具體實施步驟為：在地面設(shè)置6 kV局部通風(fēng)機(jī)專用開關(guān)柜，通過入井局部通風(fēng)機(jī)專用高壓電纜接入井下中央變電所，在僅限中央變電所設(shè)有局部通風(fēng)機(jī)專用高壓進(jìn)線開關(guān)和局部通風(fēng)機(jī)分路高壓開關(guān)，然后通過去采取變電所局部通風(fēng)機(jī)高壓電纜接入到采取變電所，在采區(qū)變電所設(shè)有采區(qū)變電所高壓進(jìn)線開關(guān)和分路高壓開關(guān)，最后通過主局部通風(fēng)機(jī)專用變壓器變壓后，經(jīng)過井下低壓電纜，連接到工作面的主局部通風(fēng)機(jī)。

4 現(xiàn)場應(yīng)用及二次改進(jìn)

某礦井下局部通風(fēng)機(jī)經(jīng)過上述改進(jìn)后，工作面的通風(fēng)可靠性得到了提高，也沒有出現(xiàn)因線路故障導(dǎo)致的越級跳閘從而影響到工作面的通風(fēng)。但是在半年的工業(yè)應(yīng)用之后，發(fā)現(xiàn)隨著掘進(jìn)工作面的不斷推進(jìn)，工作面的機(jī)電設(shè)備需要頻繁移動，因此時常要進(jìn)行計劃停電。如果在計劃停電期間，主通風(fēng)機(jī)與主通風(fēng)機(jī)專用供電線路發(fā)生故障，就會導(dǎo)致工作面停風(fēng)，出現(xiàn)瓦斯超限事故?；诖?，在延伸“三?！惫╇姼倪M(jìn)的基礎(chǔ)上實行“雙三?！惫╇?，即除主局部風(fēng)機(jī)外，副局部風(fēng)機(jī)也實行“三專供電”，兩路“三專”線路來自于非同一變壓器。并且規(guī)定進(jìn)行檢修或移線時，不能同時對兩條“三?！本€路進(jìn)行。必須保證有一部風(fēng)機(jī)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，才能對另一條供電線路進(jìn)行操作。采用“雙三?！惫╇姌O大地提高了工作面通風(fēng)的可靠性。

5 結(jié)語

采用安裝雙風(fēng)機(jī)雙電源及自動切換裝置和延伸“三?！惫╇娍梢杂行У乇苊庖蚓植匡L(fēng)機(jī)故障或供電線路故障造成的掘進(jìn)工作面停風(fēng)而導(dǎo)致的瓦斯集聚現(xiàn)象。經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用后總結(jié)的“雙三?！惫╇姼倪M(jìn)可以基本上杜絕因無計劃停電造成的瓦斯超限，極大地提高了局部通風(fēng)機(jī)供電系統(tǒng)的可靠性。