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试析煤矿井下供电系统存在问题的解决对策

2020-07-18 201 上传者：管理员

摘要：随着我国经济不断快速发展,中国煤炭工业面临新的挑战及发展机遇。此外,科学技术的不断进步也创造了完善的条件。供电系统作为矿井生产作业的动力源,其运行的有效性和稳定性对矿井生产综合效益影响重大。煤矿井下供电系统为煤矿生产的平稳运行提供了有力的支撑。如何解决井下供电系统运行中的安全问题尤为重要,因此,主要分析煤矿井下供电系统的存在问题与解决对策。

关键词：
供电系统
对策
煤矿
矿业工程
问题
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电力是煤矿生产中唯一的能源。煤矿供电系统的安全运行状况直接影响煤矿的生产和安全。2015年,国家安全生产监督管理总局要求在煤矿等重点行业领域开展“机械化换人、自动化减人”科技强安专项行动,通过自动化、智能监测的无人值守系统,代替人工井下现场值守,要减少原有值守系统工作人员数量60%以上;2016年《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》中也明确了要和供电监控系统的融合联动,也需要基于自动化、智能化的井下供电监控系统;煤矿井下供电无人值守系统可通过数据对比分析、工具诊断,排查隐患,减少故障发生,是信息化高效矿井井下供电新系统智慧化管理手段。

1、煤矿供电系统概述

1.1 供电系统简介

煤矿供电系统当中的用电负荷分为三个等级,不同的等级承担的项目不同。一级负荷主要包括基础的供电运转设备,主要包括矿井当中的扇风机、升降人员的立井提升机和矿井中的主提升设备、矿井当中的抽放瓦斯设备和未井下供电的变电所等。二等负荷主要包括煤矿企业、井上和井下在进行生产环节的过程当中的动力以及照明的设备、矿井当中的充电设备以及以电机车为主要运输方式的整流及充电设备而三级负荷则主要负责除一级和二级之外的供电区域。

1.2 煤矿井下供电系统具体重要性

井下电源系统是指从地面向地下煤矿提供电力电缆,电源设备以及整个输,变,配电和供电的系统,以确保地下生产的平稳高效。煤矿机械设备主要由电力驱动,电力是煤矿企业生产过程中使用的主要能源。煤矿地下供电系统的安全可靠供电,是煤矿企业安全生产的重要保证。如果电源系统不可靠,将无法获得不间断的电源,这不仅会影响生产设备的正常运行,还会严重损坏机械设备。

2、煤矿井下供电系统的存在问题及隐患

2.1 通风系统内部的供电问题

井下通风系统内部电源的隐患主要表现在以下方面:井下局部风扇是独立的,专用电源不符合技术要求,风扇电路经常与其他电路混合使用。因为井下局部通风设备不是彼此独立的,所以风扇是互连的。如果一组电源出现故障,则很容易将多个或整个风扇系统停机。

2.2 防爆监控设备故障问题

首先,井下隔爆设备和防爆能力有限,在日常检查,维护和更换不及时。其次,井下低压输电网络大多采用电缆传输,但由于成本等因素,一些井矿仍大量使用非阻燃电缆。再次,井下电源系统比较复杂。在此阶段,仍然难以为整个电网构建完整的电气组件和实时监控系统,并且无法在短时间内在大多数井矿中推广。

2.3 低压电网设备漏电问题

井下低压电网泄漏故障大致可分为局部点漏电及大范围漏电。主要是由开关和相关组件的无动作触发,电缆绝缘层的损坏或电网内缺少绝缘保护装置引起的。在井下电网中,与多点故障相比,单点泄漏的隐患更加严重,电流往往更大,对地下安全生产的危害也更加严重。

3、加强煤矿井下供电系统解决对策

3.1 进行合理优化供电系统

目前,井矿供电系统十分混乱,应及时整改,严格按照有关规范执行。将变压器中性点直接移至井矿供电设备,进行统一整顿和规划;中性点转换后,使用变压器和备用电源对单环电源进行整流。在电源系统的入口处安装防雷装置,并严格遵循有关过电流,接地,漏电保护装置的标准安装新购置的机械设备必须在安装前进行检查,检查合格后方可投入使用。

3.2 提高技术人员的技术水平

为了提高员工的综合素质,必须完善技能培训体系,使员工得到正确有效的培训,进行实际操作和理论评估,全面提高员工的综合素质。定期组织对员工的学习,特别是法律法规的学习,加强法律法规的管理。为了减少安全事故的发生,在实际工作中应使用相关技能。

3.3 加强监督力度

加强矿井供电系统的监管,可以有效减少矿山安全事故的发生。企业可以设立安全监督部门,对井矿供电系统进行定期检查,并对井矿供电系统进行综合评估,主要包括技术的便利性,管理性和安全性,以确保各项指标符合要求。在监督过程中发现隐患,应及时指出和纠正,以确保井矿的正常生产。

3.4 井下供电系统短路保护

煤矿井下供电系统短路保护有效性,和煤矿井下供电网络过流保护装置是否有效、灵敏,和供电网络中电气设备安装、设计是否正确有直接关系,若设计、安装不当,必然会导致在出现“过电流”时,保护装置不动作,或者反馈不及时。一是电动机保护装置的安装原则,井下工作电压在1kV以下的电动机,多采用“熔断器”作为过电流保护装置,同时利用有磁力启动器、自动开关启动器的热继电器实现过负荷保护,针对工作功率在2000kW及以上的大容量电动机设备或者煤矿生产中重要的电动机设备,多采用“差动保护装置”来实现过流保护、过负载保护。

3.5 提高系统漏电选择准确性

常规漏电保护方式需要的判据零序电流、零序电压及零序功率方向受煤矿实际作业特点和系统自身的影响,每次接地时电气量特征变化较大,判据的不稳定导致难保护器以作出准确判断。在煤矿供电系统接地时,地面变电所向供电系统注入诊断信号,诊断信号通过系统中接地线路的接地点与注入装置构成回路,只有接地线路才会有诊断信号的流过,分散在开关中的保护器才能捕捉注入的诊断信号,诊断信号注入法经过仿真实验室仿真试验及煤矿井下现场实际接地故障试验,漏电选择准确率100%。

4、煤矿井下供电系统的发展方向

煤矿井下电力系统的安全性和运行状态直接影响煤矿的生产和安全。煤矿井下巷道狭窄,空气潮湿,采掘面地质情况复杂,负载变化大,采掘设备移动工作、供电线路在反复拖拽;易发生绝缘破坏、短路等难以避免的事故。短路造成的越级跳闸引起大面积停电,漏电引起无规律误跳,也严重威胁生产安全。另外,在开关出口短路、大电机启动或者地面有雷击时会造成系统电压波动,容易造成脱扣线圈失压脱扣,也会造成大面积的停电事故。如要实现无人值守,必须解决煤矿供电系统可靠性问题的技术关键。

高低压开关配套综合保护器的选择。高低压开关机构及断路器需要稳定可靠,除动作迅速外,核心部件智能终端综合保护器的性能优劣对开关线路的影响至关重要;综合保护器必须将抗干扰性能强、高可靠性作为首选,电力规程对继电保护可靠性的要求最高;综合保护器还必须具备满足煤矿供电特点的各项功能,如防越级跳闸、漏电精准选择性以及电压波动时抗“晃电”的功能,这样才能保证高低压开关动作的准确性,进而保证井下供电监控系统的稳定可靠。

越级跳闸的发生基本都是因为煤矿地面到井下各变电所之间的联络开关的误动作而造成越级跳闸;将地面到井下变电所的各个联络开关通过一个千兆光纤专用网络实现各联络开关之间的快速数据交换,从而迅速准确确定故障点,依据事先设置的拓扑关系,故障点动作区域开关切断故障并隔离故障点,其他联络开关闭锁等待故障切除电网恢复,从而实现煤矿供电全网的防越级;目前这种方案是国内多数煤矿供电监控系统厂家选择的防越级实现方案,符合现场实际情况,也符合电网公司的变电站技术导则;依照煤矿现场几年的运行情况来看,方案的合理性和功能保障得到了很好的验证,不同厂家的系统应用时间长短和细节优化都有所不同。

5、结束语

总之,煤矿井下生产危险性强,若发生供电短路事故,不仅会导致生产停止、设备受损,甚至有可能会引发粉尘爆炸、瓦斯爆炸等。在不同领域,特别是在现代智能社会的背景下,对于煤矿井下综合自动化系统的设计与应用,煤矿工人不仅能为井下作业提供安全保障,而且能有效地提高生产质量和效率。

参考文献：

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