浅谈煤矿供电系统存在的问题及解决方法_张建军.pdf

浅谈煤矿供电系统存在的问题及解决方法张建军(窑街煤电集团有限公司技术创新中心，甘肃兰州730084)摘要:近十几年我国经济迅速发展，经济与社会对煤矿的需求量不断增加。在煤矿开采过程中，对大型生产设备有需求，但过多高电压设备的使用，会导致煤矿供电系统的负荷过重。完善供电系统，是煤矿企业快速发展的必要基础。对于煤矿供电系统存在的问题，要结合实际合理分析。有效解决供电系统存在的问题利于开采，促进我国社会经济的发展。关键词:煤矿;供电系统;问题和解决方法中图分类号:F4063;TD61文献标识码:B文章编号:10080155(2023)02014203社会发展对煤矿资源的需求逐渐提升，随着对煤炭需求量的提高，煤矿生产技术进步。在煤矿开采中，煤矿供电系统是基础部分，在煤矿开采的过程中发挥了重要的作用。为了满足社会对煤矿资源日益增长的需要，企业会应用大量高功率采煤设备和开采机器提高开采的效率，保证运输，这对煤矿的供电系统的要求变得更高，要求安全性和电路供电的稳定性更强。但在煤矿供电系统中，仍存在一些问题。煤矿供电中，不断出现的各种问题给煤炭生产和矿工生命安全带来了巨大的威胁。由于煤矿供电具有复杂性和技术性高的特点，加之运行环境恶劣，存在诸多问题，如设备老化、电力负荷过大、电力安全保障不足等，这些问题已经威胁到了煤矿的安全生产和稳定供电，对煤矿供电系统存在的问题进行深入研究和解决，是当务之急。由于煤矿供电问题引发的事故屡见不鲜，所以要解决煤矿供电系统存在的问题，满足社会需要。1 煤矿供电系统的介绍煤矿供电是煤矿生产的重要基础设施，其设计和运行对于煤矿安全和生产具有重要意义。煤矿供电的主要作用是为煤矿生产提供稳定的电力支持，为矿山机电设备和照明等提供电源。在煤矿的生产过程中，煤矿供电系统正常运行与否直接影响到煤矿的安全、效益和生产能力。供电系统作为煤矿开采的能量来源，主要由矿井地面变电所、井下中央变电所、采区变电所、输配电线路、采掘工作面供电系统组成。煤矿供电设计需要考虑煤矿的实际情况，包括煤矿的地质条件、开采方式、机械化程度等因素。在设计时需要考虑如何保证电力供应的稳定性和安全性，如何适应煤矿生产的需求，如何降低运行成本等问题。常见的煤矿供电系统包括浅井供电系统和深井供电系统，根据煤矿的具体情况选择合适的供电系统。系统的设计要结合煤矿的环境因素，根据煤炭埋藏的深浅程度、开采方式、开采的机械化程度等决定。小型的煤矿可以选择浅井供电系统，这种系统更经济、更方便，施工难度较低;在大型煤矿开采的机器设备距离供电系统远，功效更大，就要选择深井供电系统。随着开采程度的增加，开采范围的扩大，开采深度的提高，开采需要的机器设备增多，电路变得越来越复杂。因此，煤矿供电系统一般会使用双回路，一路为开采正常供电，另一路避免电路出现故障，及时切换，保证工作正常进行。在煤矿工作面经常发生电路损坏产生火花点燃瓦斯和粉尘，引发爆炸，危害生命安全，也破坏了资源，造成生命和经济损失。所以保证煤矿供电系统安全是非常有必要的，也是在煤矿开采前的重要步骤，让煤矿开采工作有效进行1。2 煤矿供电系统存在的问题21 供电线路过长煤矿供电系统根据煤矿资源埋藏的深浅规划。在大型煤矿的开采中，运用的开采机械增加。随着煤矿开采中机械化水平的提高，电气线路也会加长。电气系统会变得复杂，供电系统的负荷压力变大。供电系统负荷力的增加，一旦供电系统发生了故障，检修维护的工作难度和工程量大大提高。所以供电线路过长，加大电气检修难度，不能及时快速地解决的供电问题，使开采的效率降低，开采量减少。22 供电系统设备老化大多数的煤矿存在供电系统设备老化的问题。常见的问题也会带来巨大的隐患。部分煤矿为了节约开采成本，没有及时更换和维修已经老化的供电系统，老化的供电系统无法带动大量的机械设备，存在严重的风险。特别是采区变压器和移动变电站设备老化，一旦运载过度，电路就容易出现故障，会影响整个煤矿采241DOI:10.13487/ki.imce.023203区工作面正常运行。若是工作面局部电源通风机“三专”供电系统设备老化，工作面的空气无法流通，瓦斯、一氧化碳等有毒气体没有正常排放，导致工作面的瓦斯超出限制，会引发瓦斯爆炸或中毒，给工作人员带来了巨大的危害，发生安全事故。煤矿的环境较为恶劣，所以电气线路的设计不同，煤矿电线的老化速度快，加上技术人员没有定时定期对供电系统进行故障维修和检查，导致供电系统故障率高，供电系统稳定性降低。由于煤矿井下环境和技术的影响，供电系统设备不齐全，机器设备在运行中，功效达不到最好的状态。因此，供电线路故障频繁，一旦发生故障，技术人员难以在短时间内修复，严重影响了开采的效率，也造成了经济损失25。23 供电系统谐振问题煤矿供电系统使用的是中性点不接地的供电系统，与普通的供电系统不同。煤矿运用了大量的高功率设备，存在许多电磁式电压互感器，每台都有很强大的励磁阻抗，会产生大量的谐波，造成了严重的谐波污染现象。煤矿供电系统使用的中性点不接地供电系统，在正常运行时，跟母线连接在一起的电磁式电压互感器的中线点电压出现了偏移基本忽略不计。如果保证了三相同时达到平衡状态，中性点产生的位移电压就可以在此过程中被消除，确保供电系统稳定运行。但是发生了电气故障，可能使导线回路间分布的杂散电容发生互相影响反应，形成谐振回路，激起含有大量谐波的谐振过电压。这种情况叫做铁磁谐振过电压。这与电磁式电压互感器内部应用的铁芯有着很大的联系，铁芯作用会导致振幅不断地增加，形成持续的过电压。如果煤矿供电系统中频繁发生铁磁谐振过电压，导致供电系统产生畸形电压，危害煤矿供电系统，影响煤矿供电系统的安全和电压稳定程度，应减少和避免这种情况。24 技术人员少，投入经费低煤矿供电系统受环境和设备的影响，设计复杂，覆盖面大，维修难度高。因此，煤矿供电系统的技术人员需要具备较高的素质，供电系统专业维修人员稀缺。同时，煤矿企业供电系统专业维修人员的培训力度不够，专业技术知识的传授、煤矿供电系统的注意事项、对煤矿供电系统的掌握等关键培训点不足。企业对煤矿供电系统的检修经费投入少，投资经费不足，不能及时更新供电系统检测设备。先进的供电系统能够自主检测，系统检测自动化水平高，能够及时地发现供电系统存在的问题并解决。因为经费的限制只能依靠煤矿技术检测人员的排查和落后的检测设备勘察，这样排除故障不全面不彻底，会遗漏危险点，排除故障的效率也很低，检测花费的时间长，可能导致安全事故发生。25 供电系统继电保护难度大继电保护系统为煤矿供电系统的正常安全运行提供了重要保障。但由于煤矿井下环境恶劣，温度高、湿度大、粉尘多、气体浓度高，这些都会影响继电保护设备的正常工作，这无疑也给供电系统继电保护带来了很大的挑战。而且，煤矿供电系统的继电保护设备数量众多，维护和检修的难度大，需要专业的技术人员和设备。继电保护系统为煤矿供电系统的正常安全运行提供保障。在电力部门的配合下，煤矿继电保护的技术逐渐成熟，已经是完整的运行形式。虽然煤矿供电系统在不断完善和改正，与电力部门合作，坚持基本原则，正确利用继电保护技术，但在运行结果仍不令人满意。由于煤矿供电系统具有特殊性，矿井线路级数多，错综复杂，线路负荷量大，加大了供电系统继电保护的难度。为了将电路故障损害控制在最小范围，还要计算矿井低压电网短路的电流，过程复杂，消耗的人力物力大。3 供电系统问题的解决方法31 供电系统装置解决方法煤矿供电系统的设计要符合需求，保证合理性和适用性。对于开采工作面使用的高负荷机器设备，必须经过管理部门的审批才能使用，可以采取单独供电的方式，科学合理地展开用电分配工作，避免供电负荷过重导致系统故障出现。煤矿也可以根据工作面的开发量，机械设备的数量和生产情况，实行分区段式供电，有效解决线路过长问题，避免超长供电。区段式供电让电网电路承受电压分散，减少超长距离供电和电压负荷太重的问题。供电系统必须严格按照双回路供电的要求，保证电路故障可以及时切换电路，应对紧急情况6。32 供电设备老化解决方法加强对煤矿供电系统检查维修。煤矿要制定检查供电系统的制度，每天安排专业技术人员定时定点检查供电设备，并将检查结果按时填表汇报。发现设备问题时，要及时安排技术人员维修，有情况及时汇报，及时解决。规定每周进行一次更换修护，及时更换供电系统中老化的设备线路。同时，煤矿工作的环境是设备老化的重要原因。改善煤矿内部环境，做好防潮、防火、通风等工作时必要的。定时检测供电系统的安全故障装置，保证数据的准确。建立完善的煤矿供电系统管理制度，管理部门要检查开采机械设备的安全性，要满足供电系统的负荷量，避免机械设备造成供电系统故障。煤矿供电设备老化的速度比其他设备更快，定时维修排查更换，对于保证供电系统平稳运行和341开采工作顺利进行非常重要。33 供电系统谐振问题解决方法供电系统谐振问题的处理对电路的安全性是非常重要的。减弱谐波最可行的方法是安装谐波滤波器，随着谐波滤波器的不断改进，可以有效消除供电系统产生的谐波，抑制电流的波动，有一定吸附作用。也可以在供电系统的中性点安装消弧线圈，通过消谐器接地，破坏谐波产生的外部环境，从而避免谐波对供电系统电压产生不利影响。还能通过自动调谐补偿装置进行补偿，有效减少谐振对供电系统的影响。解决谐波污染问题，首先考虑选择变压器。变压器在供电系统中具有重要位置，煤矿供电系统中依据电压情况选择合适的变压器，合理解决谐波污染问题。其次，使用无功动态补偿技术也是重要手段之一。无功动态补偿技术不仅可以根据供电系统实际的情况安装滤波装置，而且有效地吸收谐波，减少了谐波的污染。机械设备是谐波产生的源头，解决问题要从源头入手。在选择生产机械设备时，要将谐波问题纳入考虑范围中，优先考虑谐波产生少或者本身过滤谐波效果好的设备。从根源上解决谐波带来的问题，减少了管理工作量，提高了生产效率，避免煤矿供电系统的损害7。34 技术人员和经费投入的解决方法煤矿企业要注重提升供电维修专业技术人员的专业能力。定期引导技术人员参加培训，课后安排知识考查，确保技术人员对知识掌握的准确。加强训练，通过实践增强动手操作能力，将知识应用，提高技术人员的素质。企业也可以设立奖惩制度，每月都开展工作考察，奖励出错率最低、操作能力最强的人员;不合格的人员严禁上岗工作，扣除绩效奖金。通过奖惩制度，提升积极性，让煤矿供电系统的正常运行有人力保障。提高技术水平，能够高效无误地处理电路故障问题，提高工作的平稳性。企业同时加强对供电系统安全费用的投入，更换落后、老化的供电设备，不合格的设备对供电系统造成巨大的危害，也是造成事故的重要原因之一。先进的供电设备自动化检测水平高，设备能够及时自查存在的问题，技术人员也能及时发现和解决问题，降低设备故障率。加大经费的投入有利于改善开采环境，开采手段更先进，安全性更高，从而提高了煤矿开采率，企业的经济收益也会增加，使煤矿供给满足社会需求。35 供电系统继电保护解决方法供电系统继电保护需要优化整定值和设备配置，依据实际情况制定一套继电保护方案。一方面，将电控器安装在井下电路上，采区三段式安装，有利于快速辨别速断保护动作电流，保护了整定值及相邻的线路。同时，可以重新设定地面变电所至井下变电所的继电保护，合理设置和保护整定电流，优化整定电流，使其符合继电保护的制度规定。还要满足不同供电设备的供电要求，制定合理的线路配置方案，提高供电系统对电路的限制能力，使供电系统继电保护更牢固、更安全、更可靠。4 结束语综上所述，分析煤矿供电系统存在的问题并提出解决方法，对煤矿发展有深远影响。煤矿供电系统是煤矿开采力量来源，保障供电系统的安全、稳定和可靠，是保证煤矿开采基础。随着煤矿企业的日益发展，煤矿企业开采要进一步提高机械化自动化水平，提高社会效率和经济效率，这就需要供电系统安全平稳运行。受环境、经济和社会的影响，煤矿供电系统还是存在很大的问题。煤矿企业要引起高度重视，加强对供电系统的管制，提出整改方案和变革措施，给与全面必要的处理。只有不断创新除旧，煤矿企业才能顺应时代的步伐，满足时代的要求，实现社会效益和经济效