宋天贈，張 洋

（鐵法煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司大興煤礦，遼寧 鐵嶺 112700）

礦井下供電系統(tǒng)的管理一直以來都是各個礦行業(yè)重點關(guān)注的問題，供電管理主要是為井下的日常生產(chǎn)提供基礎(chǔ)的照明保障，采用變電站的各種工作方式和用電設(shè)備幫助工作中配電，按照一定的方式進(jìn)行連接，幫助礦井下的生產(chǎn)提供保障。礦井下供電系統(tǒng)安全對于井下的水、火、瓦斯、煤塵、頂板等環(huán)境的要求較高，對此，相關(guān)的管理工作應(yīng)當(dāng)落實到位，以免安全事故的發(fā)生，給整個生產(chǎn)工作帶來不便。礦井下供電系統(tǒng)在實際的運用過程中同樣會存在多個方面的問題，因此，井下生產(chǎn)行業(yè)的相關(guān)管理人員應(yīng)當(dāng)做好管理工作，保障井下作業(yè)人員的安全問題，提供基礎(chǔ)的安全保障。

1 礦井下供電系統(tǒng)基本理論

1.1 礦電力線

我們常說的井下電力線指的就是在礦井下工作時的礦用阻燃電力電纜，由礦井的各級變電所、各電壓等級的配電線路共同構(gòu)成了礦井供電系統(tǒng)。一般采用兩種典型的方式：深井供電系統(tǒng)、淺井供電系統(tǒng)和平硐供電系統(tǒng)[1]。主要適用于礦井下額定電壓0.6／1KV及以下輸配電線路，井下電力線在工作時對于礦井下的溫度有一定的要求，井下的溫度要求不低于0°C，電纜允許最小彎曲半徑為15（D+d）±5%[2]。井下電力線的使用能夠幫助礦井中的電能傳輸線路，但不能承受機(jī)械外力作用，對于拉力方面有一定的承受能力。

1.2 礦井下供電系統(tǒng)的供電方式

國內(nèi)的礦井下供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大多數(shù)都是采用分站+電源箱+斷電器+后備電池+傳感器模式為主要的供電方式。整個供電系統(tǒng)分為高壓供電系統(tǒng)和低壓供電系統(tǒng)。礦井下供電系統(tǒng)的供電方式主要是35KV高壓經(jīng)地面35KV/10KV（6KV）變電所的主變壓器降壓后，經(jīng)過10KV（或者是6KV）的高壓配電裝置以及供電線路，將電能輸送到井下中央變電所內(nèi)，再由中央變電所輸送至采區(qū)變電所，在經(jīng)過采取變電所的變配電設(shè)備及供電線路送至綜采、掘進(jìn)等各工作面配電點以及水倉水泵、膠帶輸送機(jī)、調(diào)度絞車等機(jī)電設(shè)備配電點，經(jīng)配電點的移動變電站降壓后，分別將不同等級的電壓輸送給不同的電氣開關(guān)和用電設(shè)備（負(fù)荷）[3]。

1.3 諧波阻抗

諧波阻抗主要指的是電力系統(tǒng)中系統(tǒng)模型中指定節(jié)點的諧波阻抗隨著頻率變化的一個整體規(guī)律。諧振氛圍串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振，研究諧波阻抗特性最重要的就是研究系統(tǒng)中發(fā)生的局部諧振時的阻抗特性，并尋找出其中存在的規(guī)律，識別發(fā)生了什么諧振。并聯(lián)諧振的諧波阻抗特性：1.阻抗模值取得最大值，為純阻性；2.電阻由感性變?yōu)槿菪浴４?lián)諧振的阻抗特性：1.阻抗模值取得極小值，為純阻性；2.電抗由容性變?yōu)楦行?。并?lián)諧振的阻抗特性：1.阻抗角由正變負(fù)，阻抗角過零處，阻抗角倒數(shù)取得極小值。串聯(lián)諧振的阻抗特性：阻抗角由負(fù)變正，阻抗角過零處，阻抗角倒數(shù)取得極大值。

2 礦井下供電系統(tǒng)安全分析

2.1 礦井下供電系統(tǒng)的安全特性

礦井下供電系統(tǒng)的整體要求就是需要保證供電的安全和可靠性。當(dāng)前礦井下的供電系統(tǒng)主要分為高壓供電系統(tǒng)和低壓供電系統(tǒng)，在供電設(shè)備的選擇上必須采用防爆性能較高的設(shè)備進(jìn)行使用，在電纜的選擇方面也有一定的嚴(yán)格的要求，保證安全供電。能夠保證井下的各項作業(yè)都能夠穩(wěn)定正常的運行，對于整個企業(yè)的安全起著十分重要的作用。

2.2 礦井下供電系統(tǒng)安全模型

隨著當(dāng)前信息技術(shù)的不斷提升，為了將礦井下作業(yè)獲得更好的發(fā)展，我們可以進(jìn)行供電系統(tǒng)安全模型設(shè)計，使用現(xiàn)代化的智能軟件，幫助建立一個全面的系統(tǒng)的供電系統(tǒng)，實現(xiàn)可視化管理。運用先進(jìn)的技術(shù)可以幫助優(yōu)化原有系統(tǒng)的缺陷，滿足礦井下生產(chǎn)的變化需求，運行環(huán)境也相對較為簡單。對礦井下供電系統(tǒng)安全的圖元庫管理、設(shè)備參數(shù)庫管理、電網(wǎng)圖的生成、繪制與修改、電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)計算、供電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計、圖形輸出等方面進(jìn)行模型設(shè)計，保證供電系統(tǒng)能夠有一個安全穩(wěn)定的運行環(huán)境[4]。

2.3 礦井下供電系統(tǒng)的安全生產(chǎn)過程

礦井下供電系統(tǒng)主要是由地方區(qū)域的變電所通過雙回路雙電源的方式向地面10KV或者是6KV負(fù)荷轉(zhuǎn)向壓風(fēng)機(jī)房和提升機(jī)房，井下中央變電所通向采區(qū)變電所和移動變電站再向工作面配電點轉(zhuǎn)向各種用電設(shè)備，進(jìn)行一系列的供電工作。

3 礦井下供電系統(tǒng)安全問題及應(yīng)對方案

3.1 礦井下供電系統(tǒng)安全問題

3.1.1 主變壓器容量不足

礦井下供電系統(tǒng)中的主變壓器的容量的大小是一個很大的問題，在礦井下正常作業(yè)的過程中，如果井下的工作負(fù)荷容量高于供電系統(tǒng)的初始設(shè)計容量， 則無法很好地利用主變壓器，使主變壓器長期處于低效率運行狀態(tài)。低效率的運行模式對于整個開采作業(yè)來說并不是一個很好的現(xiàn)象，對于整個供電系統(tǒng)的安全性來說都存在一定的隱患，導(dǎo)致在實際的開采作業(yè)過程中會出現(xiàn)安全事故。如果長時間的出現(xiàn)主變壓器容量不足的問題，可能會導(dǎo)致整個供電系統(tǒng)出現(xiàn)不同程度的設(shè)備發(fā)熱和燒損問題的出現(xiàn)，輸出電壓降低，電流聲高，在實際的運作過程中會出現(xiàn)較大的激磁聲音，變壓器發(fā)熱，溫度迅速升高，導(dǎo)致變壓器外部承載的電流量過大，發(fā)生設(shè)備燒損的現(xiàn)象出現(xiàn)，這些都是導(dǎo)致礦井下供電系統(tǒng)安全問題出現(xiàn)的主要原因。

3.1.2 供電系統(tǒng)能源供給不足

隨著我國經(jīng)濟(jì)和科技技術(shù)的不斷升高，人們在進(jìn)行礦井下生產(chǎn)作業(yè)的同時不再是像之前那樣全部使用人工開采進(jìn)行作業(yè)的形式，現(xiàn)在的礦井下作業(yè)中也加入了很多的機(jī)械自動化生產(chǎn)設(shè)備在其中，幫助減少人工作業(yè)的工作量，提升工作效率。但是加入這些機(jī)械自動化生產(chǎn)設(shè)備的背后也隨之出現(xiàn)了很多新的問題。其中最為常見的一個問題點主要是供電系統(tǒng)能源供給不足的問題，舉個例子：在礦井下作業(yè)的過程中加入機(jī)械自動化生產(chǎn)設(shè)備，在這些設(shè)備進(jìn)行作業(yè)的過程中會產(chǎn)生一些電磁波，這些電磁波會隨著電路進(jìn)入礦井的低壓供電系統(tǒng)中，產(chǎn)生的電磁波進(jìn)行供電系統(tǒng)會產(chǎn)生的后果就是導(dǎo)致整個供電系統(tǒng)出現(xiàn)紊亂的現(xiàn)象，容易發(fā)生安全事故[5]，對于井下工作人員的生命安全問題也帶來了一定的危害，對于整個行業(yè)也會產(chǎn)生損失。

3.1.3 設(shè)備本身存在安全隱患

礦井下作業(yè)的過程中，礦井下供電系統(tǒng)設(shè)備本身的質(zhì)量問題也是當(dāng)前出現(xiàn)安全事故的主要原因之一。礦井下作業(yè)產(chǎn)生的效益是非?？陀^的，企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本，均采取“躲峰填谷”的“三班工作制”進(jìn)行井下生產(chǎn)，長時間的開采作業(yè)對于礦井下設(shè)備的危害是非常大的，極容易造成設(shè)備長時間工作，出現(xiàn)發(fā)熱、燒損的現(xiàn)象。加上井下巷道情況多變，檢修人員無法做到第一時間對新安設(shè)的設(shè)備及纜線進(jìn)行檢查維護(hù)，從而出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，相關(guān)的管理人員也無法實時對于漏電現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)控，不能第一時間將有可能出現(xiàn)的設(shè)備安全問題進(jìn)行整改和處理。

3.1.4 高壓線路及繼電保護(hù)問題

礦井下供電系統(tǒng)安全問題中，高壓線路及繼電保護(hù)一直以來都是問題的關(guān)鍵所在，當(dāng)前礦井下普遍采用的都是采區(qū)變電所供電或者是移動變電站的供電方式，在移動變電站上采用電站用高壓斷路器（高壓頭）、干式變壓器和電站用低壓側(cè)饋電開關(guān)（低壓頭）“三位一體”的組合方式為主，變電站低壓頭最多可連接四根電纜。因此，如果變電站低壓頭與各分支線路饋電開關(guān)的漏電保護(hù)整定數(shù)值及延時配合不合理，則很容易發(fā)生漏電故障但保護(hù)不動作的現(xiàn)象，可能導(dǎo)致作業(yè)人員觸電事故的發(fā)生。高壓配電裝置的各項電流保護(hù)整定不合理，整定過小會導(dǎo)致設(shè)備無法正常啟動運作，整定過大則不滿足靈敏度要求，失去保護(hù)意義的同時，對作業(yè)人員的人身安全造成很大威脅[6]。另外，在維修人員對于高壓設(shè)備以及線路進(jìn)行檢修維護(hù)的過程中，如果保護(hù)裝置相應(yīng)的保護(hù)功能不健全不靈敏，也會導(dǎo)致觸電事故的發(fā)生。

3.1.5 人為疏忽

礦井下作業(yè)的過程中，對于作業(yè)人員的技術(shù)的要求也是極高的，如果井下作業(yè)人員在實際的操作過程中不能按照相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行作業(yè)，比如《安全規(guī)程》，那么給后期的施工作業(yè)就造成了極大的安全隱患。

4 礦井下供電系統(tǒng)安全問題的解決方案

4.1 提升礦井下供電系統(tǒng)的可靠性

在礦井下作業(yè)的過程中，如果出現(xiàn)意外的斷電事故的時候，應(yīng)當(dāng)及時停止采礦作業(yè)，將人員疏散到安全地區(qū)。如果井下的生產(chǎn)設(shè)備突然出現(xiàn)故障，會給井下的作業(yè)人員帶來生命安全問題，因此，第一時間疏散人員時減少事故傷害的最直接的辦法之一。之后對于出現(xiàn)故障的設(shè)備安排檢修人員及時檢修，對于井下的供電系統(tǒng)進(jìn)行全面的排查，查找故障出現(xiàn)的原因，對于出現(xiàn)故障的設(shè)備應(yīng)當(dāng)進(jìn)行徹底的檢查，以免后期出現(xiàn)安全事故的發(fā)生，以此來提升礦井下供電系統(tǒng)的可靠性。

4.2 加強對于供電系統(tǒng)的檢修力度

加強對于供電系統(tǒng)的檢修力度是每一個生產(chǎn)企業(yè)都應(yīng)當(dāng)重視的一個問題，管理人員應(yīng)當(dāng)每天安排相關(guān)的檢修人員對于供電系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行檢查，排查可能會出現(xiàn)故障的設(shè)備，及時修理，嚴(yán)格制定操作，維護(hù)制度，為井下的施工帶來安全保障。

4.3 加強人員培訓(xùn)

針對人員的培訓(xùn)同樣也是每一個礦企業(yè)都應(yīng)當(dāng)重視的一個問題點。在礦工作進(jìn)行井下作業(yè)之前，需要有一定時間的培訓(xùn)工作，開展相關(guān)的崗前培訓(xùn)是每一個工作人員都必須參與的一項工作，建立定期檢查和監(jiān)測的機(jī)制， 加深工作人員對井下供電系統(tǒng)的理解， 提升其實際操作能力。對于員工的安全意識的培訓(xùn)也是不能缺少的一個部分，除此之外，還需要注重對于員工的整體素質(zhì)文化的提升，在人員招聘過程中定向招聘專業(yè)人才；檢修人員和操作人員應(yīng)該嚴(yán)格按照礦井下供電的安全規(guī)程——四有、三無、三全、三堅持、兩齊對井下供電系統(tǒng)進(jìn)行操作[7]。

4.4 完善保護(hù)系統(tǒng)

不斷地完善保護(hù)系統(tǒng)，對于可能出現(xiàn)故障的變壓器以及電纜方面的漏電保護(hù)裝置進(jìn)行管理，按照國家的相關(guān)規(guī)定使用保護(hù)裝置的配置。在變壓器的選擇方面，盡量選擇容量較大的變壓器進(jìn)行使用，為主變壓器留下足夠的富余容量，以免由于容量不足導(dǎo)致?lián)p壞。