摘要：近年来，随着经济的发展，人们对环境保护意识的不断增强，国家对煤炭的调控力度在不断地加大，煤炭资源在国民经济安全发展中的重要性越加明显，矿井供电安全问题也越来越突出。为了更好地利用煤炭资源，充分挖掘煤炭资源的价值，需要采取各种措施提高矿井供电安全的可靠性。基于此，文章就如何提高矿井供电安全的可靠性展开论述。
关键词：矿井供电；供电安全；可靠性
引言
近年来，随着中国煤矿科技的发展，煤矿开采的机械化水平越来越高，发展机械化采煤已成为各矿井实现高产、高效的重要手段。而无论矿井生产设备（如采掘设备、运输设备等），还是安全系统（如排水系统、通风系统、监测监控系统等）的正常运行都离不开电能，可以说确保电能的正常供应是保障煤矿安全生产的前提，因此研究如何确保矿井供电的安全性、可靠性也显得越来越重要。
1矿井供电系统技术要求
按照《煤矿安全规程》中的相关规定，对于煤矿井上供电应选用两回路的电源供电运行方式，井下采区配电所供电，也应选用该种供电方式，这样可更好地确保矿井供电的安全可靠运行。同时为确保矿井通风系统的安全可靠运行，应采用分列运行的方式给局部通风机供电。通过按照相关规定来系统规划矿井供电系统的运行方式，可使矿井供电系统的运行更安全、更可靠，有助于更好地预防突发事故。应选用并列运行的方式来给矿井两回路供电，即采用一用一备的双重保障与分列运行的方式来使矿井供电更可靠。此外，在设计矿井供电方案与运行方式时，还应充分结合井下采区机电设备的种类与用电负荷等级来综合考虑，以进一步提高矿井供电水平，使矿井供电在安全可靠的前提下，实现节能环保、经济节约。
2煤矿供电系统中存在的安全问题
2.1安全设施存在的问题
部分煤矿服务时间较长，因此出现电气设备超出服务年限的情况，如变压器、电缆、绝缘子和断路器年久失修等，不仅影响工作效率，而且还会造成故障频繁发生。此外，部分矿井忽视对设备的维修和保养，受自然环境的侵蚀作用，造成避雷针、避雷网等安全设施锈蚀严重，影响其导电性能，埋下严重的安全隐患。
2.2变压器的容量不够
近年来，随着经济的不断发展，社会对煤炭资源的需求量猛增，为了满足社会对煤炭资源的需求，各煤炭开采企业都在积极扩建矿井。从投入与产出的关系来说，扩建矿井规模，必然会带动机械设备、人员数量的增加，进而对电能的需求量也大大增加，也就是说，产出的增加，必然要求投入的增加，在煤炭开采中，如果没有实时调整供电系统，必然会导致主变压器与各分变压器的容量难以匹配矿井的用电需求。在这种情况下，将导致供电系统的主变压器、各分变压器超负荷运转，进而引发变压器局部发热、绝缘层老化等一系列的问题，在一定程度上增加发生漏电事故的几率，同时严重影响变压器的使用寿命。
2.3缺乏有效的监测
受自身资金规模的影响和制约，一些煤矿企业没有将用于设备更新的资金全部投入到设备更新中去。安全监测系统，难以对井下安全事故进行有效的监测。同时，还有一些企业由于自身的监测技术水平较低，虽然安装了相应的安全监测系统，但是自动化监测程度较低，难以实时监测矿井下的安全信息，更不能将监测结果及时反馈给监测部门。对于煤矿开采企业来说，这些现象的存在，难以提高矿井供电安全的可靠性，矿井供电系统的实际运行情况也难以被监测部门所掌握，当出现问题的时候，也就无法在第一时间给予有效处理。
3提高矿井供电安全可靠性的措施
3.1正确选择主变压器台数
矿井的供电负荷主要有三类，一、二级负荷所占比例相对较大，三级负荷所占比例较小，通常变电所都会设置为电源一回路故障，另一回负担矿井的全部负荷。变电所既要满足一级负荷要求，又要满足矿井全部负荷要求。在选择2台主变压器时，需要采取变压器分列运行方式，一旦有一回电路出现故障，另一台需要带全部的负荷运行，待故障排除后，再采取分列运行方式。在选择3台主变压器时，要确保2台变压器分列运行，第3台处于备用。当一回电路出现故障后，投入第3台变压器。3台变压器相对于2台变压器，能够防止2回电源出现中断现象，满足了供电负荷要求，提高了变压器的负载率。
3.2配备完善的辅助设施
无论矿井任何回路发生停电事故，另一回路必须给予实时的供电，确保矿井通风、排水、瓦斯抽放、安全监测系统、调度通讯系统等正常运行。尤其是正在运行的主扇，如果因停电而停机，需要立即启动另一台主扇，保证矿井正常通风。对于煤矿开采企业来说，为了确保煤矿供电系统的电源正常运行，防止因电源问题影响正常的供电工作，对此，每个矿井可以根据自身的实际情况，配备多个备用电源，借助备用电源保证日常供电的可靠性。通风系统、排水系统和传输系统作为井下煤炭开采的重要系统，为了确保其正常运行，煤炭开采企业可以设置专门的配电设备，这几个系统的正常用电通过单独的电源进行供电。针对井下供电，可以借助双回路的方式进行供电处理，同时结合回路的实际情况，可以接入不同的变电所，以及安装设置可以自由切换回路的辅助设施。在供电系统中，通过上述处理，如果一个电源回路发生故障，供电系统通过切换回路的方式，最大限度确保供电的可靠性。
3.3确保变电所运行方式合理化
变电所为了确保运行方式的合理化，需要确保域外电力系统的两回电源线路中，一回电源线路在工作时，另一回需要带电备用，有利于降低供电成本，满足矿井供电的需求。矿井变电所是确保矿井供电系统安全稳定运行的保证，能够确保用电设备得到充足的电能。在矿井工作中，需要合理选择矿井的主变压器，需要结合矿山的总负荷大小来进行容量、台数及型号的选择。主变容量的确定方法为，当矿山变电所中有2台变压器在同时运行时，每台主变压器的容量应该用如下公式表示：
式中：Pca为变电所总的有功计算负荷；SN.T为变压器的额定容量；cosφ为人工补偿后的功率因数；kt.p为故障保证系数；Sca为人工补偿后再加上线路和变压器损耗的视在计算容量。
3.4引入电气设备状态在线监测系统
可把矿井供电在线监测系统引入矿井供电系统来动态监督、实时管理矿井供电设备。在日常生产中，矿井供电管理人员可参照矿井供电在线监测系统与安全监测系统监测到的相关供电故障，深入分析故障性质，真正找出故障原因，制定出相应解决措施，并及时切断事故区域电源，确保非故障区安全，以尽量减少矿井供电故障带来的不必要损失。
3.5低压馈电开关的漏电保护
以基尔霍夫电流定律(流入电路中任何某个节点的电流代数和都为0)为基础,研制出了KBZ系列馈电开关漏电保护装置。当前,低压馈电总开关大多应用了附加直流电源检测式漏电保护装置,让一直流电压U从智能综合保护端输出,让正极与大地相连,负极途经零序电抗器EK与三相电抗器SK最终流入三相电网,而直流电流可借助电网对地绝缘电阻R可形成一通路。借助系统智能综合保护作用可对线路绝缘情况进行实时监测,在线路绝缘值情况比规定值低的情况下,可判定线路发生漏电现象,执行跳闸动作,当低于馈电总开关设定值后还可执行绝缘低闭锁动作,这样可更好地保护矿井供电设备及相关作业人员的人身安全。对于低压馈电分开关的漏电保护方式而言,其属于零序电流式漏电保护,其主要是借助电网的三相电压对称,三相负载相同,它们的电流矢量总和为零,且电流互感器二次侧无电流及电压的特性的特点,通过对电流互感器二次侧实际电流情况进行科学、合理的检测,来判断漏电与否的。当矿井供电系统出现漏电现象后,其三相电压会出现不对称现象,零序电流便不再是零,这时智能综合保护输入端便可测得一电流,同时智能综合保护还可对输入信号进行放大与比较,当输入值比设定值大时,保护装置便可发生动作把故障线路及时切断,并把故障显示出来,实现系统的漏电保护功能
结语
在矿井生产中，由于多种原因，矿井供电系统时常发生故障。要想把矿井供电问题解决好，必须从技术与管理两方面着手，依据矿井实际情况，充分分析问题原因，并采取有针对性的解决措施，及时解决问题，同时应重视构筑更加完善、可靠的矿井供电系统安全防护网，不断提升矿井供电系统的安全性、可靠性。只有这样才能做好矿井供电工作，才能更好地保障矿井安全生产。
参考文献:
[1]张瑞斌.矿井供电系统安全可靠性研究[J].能源与节能,2017(08)：30-31.
[2]张海军.浅谈如何保证矿井供电的安全可靠性[J].山东煤炭科技,2016(07)：83-84+87.
[3]杨静涛.对如何提高矿井供电可靠性的几点认识[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2015(04)：164.
论文作者:姚兴利
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/16
标签：矿井论文; 变压器论文; 供电系统论文; 可靠性论文; 变电所论文; 回路论文; 方式论文; 《电力设备》2019年第6期论文;