煤矿井下供电系统的存在问题与解决对策.pdf

353 科学管理 2020年第6期 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 煤矿井下供电系统的存在问题与解决对策 宋纪孔 山西汾西正令煤业公司 山西 吕梁 032300 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。 关键词煤矿 供电系统 问题 对策 （下转第357页） 357 科学管理 2020年第6期 系统可以满足用户对冗余的需求，但是会增加FCS系统 建设的投资，经济性受到了一定的影响。 4 FCS在石油化工自动化中的应用展望 4.1 FCS与DCS共存 从目前石油化工自动化管理的现状来看，DCS的应 用范围更为广泛，并且技术成熟，性能可靠、功能完 善，在石油化工自动化方向具有良好的应用，是大多数 石油化工企业自动化控制过程中的主要应用技术。而 FCS在石油化工自动化方向上的应用在处在发展阶段， 自身的技术还不成熟，功能也在不断完善的过程中，很 多石油化工企业都在观望中，并没有盲目的应用FCS。 所以，FCS的出现在短时间内无法撼动DCS的地位，两 者应该会保持长时间的竞争状态，并且共生共存。 4.2 FCS与DCS的结合应用 FCS技术的出现为石油化工自动化生产带去了更多 的可能，FCS系统以数字通讯网络为基础，将现场设 备的检修和保养变得更加简单，而且提升了现场设备 的使用性能和可靠性。将FCS和DCS结合应用，可以将 FCS自动化仪表直接连接到DCS上，并且在其成熟的控 制功能支持下，带动FCS技术的应用和推广，进一步改 善石油化工自动化控制环境，并提高管理效率和质量 [6]。在应用的过程中，要逐步完善管控一体化系统的建 设，并且充分发挥出两者的功能优势互补，实现对石 油化工自动化的智能监控和远程操作，从而推动石油 化工企业整体的自动化水平，促进企业的高速发展。 5 结束语 总之，在现场总线控制系统（FCS）的高速发展带 动下，石油化工自动化的水平也会随之提升，并且会 朝着更集约、更智能化的方向发展，从而实现真正的 集中管理。FCS在应用的过程中，既要发挥出系统技术 的优势，又要看到现阶段应用的问题，需要不断优化 系统功能、完善相关技术，以此才能使得FCS的应用更 为成熟，在石油化工自动化控制中获得更多的应用。 参考文献 [1] 马芳 . 我国石油化工自动化技术的若干探讨 [J]. 化 工管理， 2016（11） 184. [2] 徐春霞， 王相军， 葛跃田 . 基于 Profibus 总线技术的 FCS 控制系统在甲醇装置中的应用 [J]. 新技术新工艺， 2019 （8） . [3] 张吉胜 . 现场总线控制系统 （FCS） 在煤化工行业中 的应用和探讨 [J]. 中国化工贸易， 2015（10） 239-239. [4] 井雷 . 石油化工自动化技术的发展现状及关键探讨 [J]. 设备管理与维修， 2018，（024） 155-157. 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 [1] 张福胜 . 煤矿井下供电管理系统设计 [J]. 技术与市 场， 2019， 26（09） 72-73. [2] 翁学贵 . 煤矿井下供电系统安全问题解决措施 [J]. 中国高新区， 2018（13） 162-163. [3] 付志勇 . 煤矿井下供电系统无人值守发展方向 [J]. 煤矿机电， 2019， 40（06） 78-81. （上接第353页）