关于矿井供电系统安全可靠性的研究

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【摘要】随着我国矿井自动化、信息化水平的提高，矿井的供电系统的工作环境也越来越复杂，矿井作业时应动态调整供电系统的构架，以提高其安全可靠性。文中，笔者分析了矿井电系统的基本要求以及我国目前矿井供电系统中存在的问题，且研究了提高矿井供电系统安全可靠性的措施。

【关键词】矿井；供电系统；安全性；可靠性

众所周知，我国煤炭资源开采大多是在井下进行，其特殊的开采空间、煤层结构使得煤矿井下环境十分恶劣。而电力是矿井工作不可缺少的动力，矿井供电系统的安全可靠性作为矿井作业的命脉，不仅关乎矿井工作人员的生命财产安全，也关系到矿井的经济效益和生产力问题，应加大对其的研究和投入力度。

1、矿井供电系统的基本要求

矿井供电系统要满足一定要求才能正常实现其功能。首先，矿井要具备基本的两回路电源线路，两回路电源线路能够保证矿井生产安全，以及矿井用电的连续性，每一条电源线路都要保证，当另一条回路出现故障或不能正常供电时，能够独立担负矿井的供电工作。其次，井下供电的作业方式，要坚决禁止由地面中性点直接接地的变压器向井下供电，井下配电变压器中性点杜绝接地。最后，严格遵照标准，进行配置井下配电电压等，高压不能超过10kV，低压不能超过1400V，信号、手电钻、综保等不能超过127V。

2、我国矿井供电系统存在的问题

随着煤炭、电力行业技术的飞速发展，煤矿的煤炭产量逐渐加大，功率较大的运输设备和采煤机组的不断应用，导致煤矿井下供电系统负荷的大大增加，另外变流装置的广泛应用也给电网增加了谐波含量，还有矿井电网中存在的如保护定值配合问题，系统谐振问题，供电线路过长引起的井下压降过大等问题的出现，也对矿井电网的供电可靠性提出了更高的要求。矿井供电系统中，采用防爆型和增安型电气设备，能够大幅度的提高供电系统的安全水平。但是，在大多数矿井下供电系统存在着一些问题，如负荷分配不均、设备型号不匹配等，为矿井下的用电安全带来很大隐患。

2.1主变压器容量不足

井下用电的负荷容量远大于供电系统的设计容量，使变压器长期运行在超负荷的工作状态，很容易导致变压器出现过热、老化、供电电缆过热燃烧等状况，使得矿井的供电系统存在安全隐患，导致事故的发生，严重者可能会造成人员伤亡和巨大的经济损失。此外，过负荷运行，使变压器长期工作在低效的环境下，降低了供电系统的供电可靠性、供电质量。

2.2供电电能质量水平较低

随着采矿技术的进步，矿井下机电设备不断完善，大量高自动化水平的设备应用其中，大幅度的提高了采矿技术的水平，但是，大量变频整流设备，如软启动智能控制系统、变频调速控制系统等应用于井下，它们正常工作产生的谐波分量，会直接影响矿井的低压供电系统，破坏井下配电网有功和无功间的平衡，不但影响井下设备的正常运行，还可能导致井下各类继电保护和在线检测系统出现“误动”、“拒动”，降低了矿井供电系统的安全可靠性。

2.3矿井供电系统在线安全监测系统自动化水平较低

由于矿井建设时，受到建设水平、资金等因素的制约，很多矿井没有配置安全实时监测系统，或者在线安全监测系统的自动化水平较低，导致井下的综合运行数据信息不能实时的反馈回地面，地面上供电系统地操作人员不能实时的掌握供电系统的运行情况，无法对井下供电系统存在的故障进行检测和控制，这也是导致事故发生的一个因素。

2.4防爆电器自身防爆性能不符合规范要求

在实际生产中，一些企业和矿井因为资金短缺或安全意识缺失，应用一些国家已经颁布相关文件命令禁止使用的分支线路开关，这些开关在使用中会产生较大能量的电弧，严重威胁着矿井供电系统的安全可靠性，同时也威胁着井下作业员工的人身财产安全。

3、提高矿井供电系统安全可靠性的措施

3.1构筑合理的井下工作系统

构筑合理可靠的供配电系统是矿井开采可靠安全、经济节能的重要保障，任何回路都能够独立承担用电负荷，井下工作进行时，还要及时调整，使其调整为能够应对开采的供电结构，动态优化内部配电线路结构，既能够减少不必要的用电浪费，还能够提高供电系统的安全可靠性。

3.2选用较为先进的动态无功补偿及消谐装置

选用较为先进的动态无功补偿、消协装置，能够提高井下供电系统的可靠性和供电质量，提高设备的用电效率，为井下各用电设备优越的电能资源还能够抑制井下各设备运行时产生的高次谐波分量，减少谐波对供配电网的冲击，保证各设备高效稳定的运行，同时能够延长设备寿命。

3.3构筑完善的井下供电系统继电保护系统

在进行完善井下供电系统继电保护系统的工作时，应结合闭锁和选择性断电控制技术，为井下供电系统的安全提供技术支持，保证井下的机电设备能够高效、安全、稳定、节能地进行开采作业，同时应用此技术还能够解决井下工作人员操作失误的事故发生，从而提高矿井供电系统的防火防爆性能。

3.4配置先进供电安全实时在线监测系统

对于供电系统中存在安全隐患、高能耗、使用年限已过等的设备应该淘汰，且重新进行设备配置，矿井应在此项目上加大投资比重，引进先进的供电安全实时在线检测系统，对供电设备的安全运行进行实施观测，及时检测故障，排除隐患，使矿井运行在安全可靠的供电环境下。

4、结语

矿井供电系统的工作运行环境复杂多变，提高供电系统的安全可靠性将是一个需要长期持久研究的课题，改善矿井供电系统安全可靠性的现状，应该结合多方面因素，纵观实际情况，结合人力、财力、物力等综合协调考虑，制定完善可靠的供电系统构架，保证井下开采安全可靠、稳定高效的进行。