浅析煤矿供电安全的现状及对策

作者:屈辉 来源:神华宁夏煤业集团石槽村煤矿 点击:  评论: 更新日期:2017年05月10日

摘要:近年来煤矿发生多次因供电可靠性不高而导致的各种事故,分析了目前煤矿供电安全现状,并根据实际情况就如何提高煤矿供电安全措施进行了探析。
关键词:煤矿 供电安全 现状
目前,企业对煤矿供电的安全可靠性和重要性重视不够,对煤矿发展估计不足,导致在矿井设计初期及其施工和运行中存在各种安全隐患。
一、煤矿供电电源的不合理
由于煤矿生产的特殊性,矿井主要通风机、主排水泵、升降人员的立井提升机等负荷属于一类负荷,要求供电必须安全可靠,因此,《煤矿安全规程》规定:矿井应有两回路电源线路,当任一回路发生故障停止供电时,另一回路应能担负矿井全部负荷。并且根据《煤矿安全生产基本条件规定》第13条规定,矿井应当保证双回路电源线路供电。“每一矿井应有两回路电源线路”是指应有2个或2个以上的分别来自电力网中不同的的电源线路,而我们很多矿井在实际设计施工过程中,没有严格按照这一规定执行,特别是一些建有矿区发电厂的矿井,为了节省电费,提高运行的经济效益,经常是两回路引自同一区域变电所或发电厂,在这种情况下,两回线路即使是引自不同的母线段,有时也存在导致双电源同时失电的危险2005年在某矿区发电厂就出现过类似的事故,当时供电方案就是两回线路引自同一发电厂的不同母线段,但发电厂在一条母线由于检修退出运行,正当矿井供电电源从一条母线倒至另一母线时,由于待倒至的母线支持瓷瓶绝缘损坏出现短路,导致变电所继电保护动作,结果发电厂一台发电机组解列,由该母线供电的5对矿井供电全部中断。该事故导致其直接供电矿区中断供电时间达47min。
二、提高煤矿供电的安全措施
2.1 供电的可靠性
    所谓供电可靠就是要求对矿井连续不间断供电。第一类负荷突然中断供电将会造成人身伤亡、设备损坏,给经济带来很大损失。如矿井主通风机因供电中断而停止运行使矿井通风系统中断,继而造成井下瓦斯积聚、超限,一定条件下会引发瓦斯、煤尘爆炸事故;矿井主排水设备一旦中断运行,则可能造成矿井淹没;升降人员的立井提升系统则是井下作业人员在遇到安全威胁或井下发生灾害时的安全出口之一。所以必须保证其供电的可靠性,每一矿井必须有两回电源线路。供电电源应该引自不同的发电厂或是变电所,当一个电源出现故障时,另一个电源不应同时受到损坏、每个进线电源的容量应满足矿井全部负荷的要求,以避免由于电源点出现故障而导致两条回路同时断电的现象。对于单位内部自建发电厂自供电的用户,从本单位经济效益出发会出现双电源引自同一发电厂不同母线的情况,上述案例即属该类供电方式,在进行操作时,必须确保将要投入运行的设备的完好,同时对所要采取的运行方案要进行仔细核对无误,方可操作。另外作为发电厂,应设立在紧急情况下电网馈电或其它在故障情况下能快速恢复供电的应急措施,保证在类似情况下对矿井一类负荷的供电。为了保证矿井供电的安全性和可靠性,在矿井两回电源线上都不得分接任何负荷。对于不具备两回路供电电源线路的矿井,为了保证矿井在供电电源因故障或其他原因停止供电时,仍能担负矿井保安符合的需要以保障人员、通风、排水等的用电,必须设置备用电源,且备用电源的容量必须满足矿井通风、排水等保安负荷的运行要求。
2.2 供电的安全
    煤矿生产主要是井下作业,工作环境恶劣、特殊,受地质条件等自然因素影响极大,为了提高井下长距离输电的安全可靠性,避免事故的发生,通常采用的主要措施:提高电压等级,装设相敏装置;分段供电;增大电缆截面积。根据井下供电实际情况,实时调节供电方案,以保证井下供电安全。
2.3 优化保护装置
改善保护设施,完善继电保护方案,提高故障情况下动作的可靠性,井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备,应具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护。井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上,应装设短路、过负荷和漏电保护装置。低压电动机的控制设备,应具有短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。另外,井下配电网均应装设过流、短路保护装置;且必须用该配电网路的最大三相短路电流校验开关设备的分断能力和动、热稳定性以及电缆的热稳定性,必须正确选择熔断器的熔体。避免故障情况下不熔情况的出现。必须用两相短路电流校验保护装置的可靠动作系数,保护装置必须保证配电网路中最大容量的电气设备或同时工作成组的电气设备能够启动。严格做好设备启动与故障保护的协调动作。煤矿根据自身的实际情况,有针对性的进行继电保护方案的设计,同时将各种先进技术手段应用于煤矿生产实际中,减少故障影响范围,同时提高故障排除速度。
2.4对煤矿供电设施投入
煤矿供电设施要随着用电设备容量、性能的变化,对其作出相应改造。严格按照检修计划,对井下供电设备及时维护和检修。井下电气设备通常比较复杂,只有正确的检查、维护和调整才能保证其安全运行,必须要由经过专门训练、经过培训合格的熟悉设备性能的电气维修人员进行维修。维修过程中,一旦发现井下防爆电气设备的防爆性能遭受破坏,必须处理更换,严禁继续使用。对陈旧设备加强监控,不满足供电安全的及时更换,减少故障隐患。

2.5加强煤矿供电设备电器保护。在煤矿企业供电设备电器保护,主要是接地保护、过流保护、以及漏电保护。供电保护对于煤矿企业保证安全生产来说是非常重要的,倘若供电保护达不到标准要求,就会发生电器保护拒跳、以及发生误跳现象,或者发生保护跳闸范围过大现象,当到达一定的严重程度时,也会引起瓦斯聚集,进而会发生瓦斯爆炸,给煤矿企业带来威胁,为此我们需要不断地改进电器保护器性能,采用计算机软件硬件技术、电磁兼容技术、集成电路技术、液晶显示技术、网络以及现场总线技术等高新技术成果,研制智能电器保护装置,从而不断加强煤矿井下作业供电设备电器保护。
2.6加大井下供设备检修维护和升级改造力度。随着我国煤矿采掘规模的不断扩大,井下用电设备的性能、容量、功率各个参数也发生变化,因此,需要针对此种情况对供电设备作出适当调整以及合理推陈出新的改造,严格检修制度和检修计划,做好井下供电设备的检修和维护工作,以保证井下供电设备高效持续运行,经监测发现已经损坏和性能出现下降的防爆电器设备,要立即更换,禁止继续使用。对于那些已经陈旧落后的机电设备,或者不符合安全标准要求的机电设备,需要及时对其进行更换,从而降低故障发生的可能性,因而提升煤矿井下供电设备运行的安全水平。
2.7合理优化布设提高供电设备的安全可靠性。由于煤矿井下作业环境极差,威胁生产安全因素较多,为此合理优化布设供电系统,在提高井下供电设备安全可靠性方面都是非常重要的。在实际操作过程中,一般采用如下改进措施,比如调整提升供电电压等级、加设相敏装置、对供电系统实施分列分段供电、适当增加电缆截面、有效调节供电方案,同时需要加强供电设备的维护检修以及改造力度,从而提高井下作业供电的安全可靠性,保障煤矿井下作业生产安全可靠。
 三、煤矿井下供电设备安全思路构建
  (一)提高煤矿井下供电系统的供电可靠性
  在煤矿井下开采中,若出现供电中断时,则可能引发人员伤亡、设备损害事故的发生,这在一定程度上造成了严重的经济损害,甚至可能造成巨大的社会负面影响,因此,确保供电的安全性和可靠性,在每一矿井采取两回电源供电的方式,在井下变电所中,采取两路互为备用电源进行供电,必须从井下供电双回路电源回路引自不同的发电厂,并设置安全可靠的自动切换装置,通过这样的装置,当电源回路发生故障时,则会通过自动切换装置来快速恢复供电,以保证煤矿井下的安全生产。但需要注意的是:对于井下供电的两回电源回路,应单独设置,不能与其他负荷进行分接共用。另外,对于一些大型煤矿,为了确保煤矿井下供电的安全可靠性,在井下供电时,可以采取两回供电电源的方式,同时设置井下柴油发电机、主通风系统、立井提升系统和主排水系统等一类负荷用电,从而有效避免两回路电源同时出现故障。   (二)完善井下供电继电保护方案
  继电保护设备系统是确保煤矿井下供电安全性的关进,完善井下供电继电保护方案,并对继电保护装置进行改善,从而提高供电系统的可靠性和速动性。因此,对于高压动力设备和控制设备,如井下高压电动机、动力变压器等,其主要按照相关规范要求设置过负荷、欠压释放、短路等保护功能,然而,对于井下供电系统继电保护方案的优化设计,需要根据井下作业用电负荷类型、分布位置及保护等级有针对性地进行设计,采用各种先进的技术措施来减少供电事故的发生,提高井下供电的安全性、可靠性,以保证井下开采顺利完成。
  (三)合理优化布设
  由于煤矿井下施工是一项环境复杂、风险性大的工程呢,为了确保井下供电系统的安全可靠性,减少安全事故的发生,应对煤矿井下供电系统进行优化布设,采取提高井下供电电压等级、增大供电电缆经济截面、分列分段供电及合理调节供电方案等技术措施,并加大井下供电系统运行的维护力度,以保证井下供电作业安全。
  (四)井下安全在线监测系统
  在煤矿井下引入电气设备状态在线监测系统,实现煤矿井下供电系统全过程动态管理,利用煤矿井下电气设备在线监测系统对井下电网和电气设备运行工况等性能进行监测,根据所监测的相关特性数据来判断井下供电系统故障,通过对供电故事发生区域进行快速、准确的判断,并有针对性地提出有效的措施,及时去切断相应事故区域的电源,以保证非故障区域不受影响,进而确保非故障区域供电安全。
  (五)加大供电设备的检查力度
  由于煤矿井下供电设施有一定的使用年限,其会随着用电设备功率容量和性能参数的变化而变化,这就要求煤矿企业对超出使用年限的设备进行升级改造或更新换代,严格按照检修维护计划对井下供电设备进行维护和检修,在维修、检修过程中,若发现井下防爆电器设备的防爆性能下降,应对其进行更换处理,严禁不符合安全规程的机电设备在井下采取作业面上继续使用,及时进行更换处理,以减少设备安全事故的发生,提高煤矿井下供电设备的安全可靠性。然而,对于处于使用年限范围内的机械设备,应定期对其进行维修保养,检查机械设备的运行状况,及时对需要修理的电气设备进行修复,避免因安全事故的发生而造成不必要的经济损失。
  另外,为了确保煤矿井下安全生产,作业人员应通过安全监测系统传输的数据资料进行故障判断,并采取有效的技术措施,以减少安全事故的发生。
四、煤矿井下供电的基本要求
  1. 供电的可靠性
  煤矿生产过程中对供电可靠性具有较高的要求,供电系统需要保证不间断进行供电,一旦井下供电中断,不仅会对开采工作带来较大的影响,而且还会导致设备损坏及人员伤亡事故,严重时会导致整个矿井被毁坏。因此在煤矿企业矿井中,需要使用两回路电源线路,这样即使一回路出现问题断电,另一个回路则能够做为替补,保证井下生产过程中供电的持续性和可靠性。
  2 供电的安全性
  电能自身的特性决定了其在使用过程中一旦发生故障,容易导致人身触电及火灾事故,而且矿井处于地下,受制于环境的局限性,影响用电安全的因素更多,这也导致一旦电能使用过程中出现问题,所带来的损失及伤亡会高于地面上的几倍之多,严重时还会导致瓦斯及煤尘爆炸事故发生。因此井下供电安全至关重要,在井下供电方案设计过程中,需要严格遵照煤矿井下安全规程。
  3 保证供电质量达标
  井下供电质量多以供电频率及供电压作为重要指标,这两项指标需要在额定值幅度范围内,以此来有效的提高供电的质量,这是确保井下电气设备正常运行的关键所在,否则会对电气设备的运行稳定性和安全性带来较大的影响,甚至导致供电设备发生不同程度的损害。
  4 保证具有足够的供电能力及具有较好的经济性
  煤矿企业供电系统不仅需要为煤矿提供所需要的电量,同时还要保证矿井内各电气设备运行过程中所需要的电量,只有具有足够的供电能力,才能有效的提高煤矿井下供电的安全性。同时井下供电系统还要做到结构简单,操作便利,这样建设及维护成本都会有所降低,有效的提高供电的经济性。
总之,煤矿供电实际中存在各种各样的问题,要解决上述问题,关键是要充分认识到供电安全、可靠的必要性和重要性,加强供电维护上的管理。严格管理制度,以便及早发现问题,消除事故隐患。另外,增加对供电设施在维护、更新上的投入也很重要。
参考文献
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