煤礦供電安全淺談

　　摘 要：煤炭行業(yè)是我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，我國(guó)能源消耗的三分之二都來(lái)自煤炭。伴隨著煤炭開(kāi)采量的不斷增加，安全問(wèn)題變得越來(lái)越突出，重、特大事故時(shí)有發(fā)生，再加上煤礦企業(yè)生產(chǎn)所具有的特殊作業(yè)環(huán)境，致使生產(chǎn)過(guò)程中潛在著比一般行業(yè)更大的危險(xiǎn)性和不安全因素。電力是煤礦生產(chǎn)的主要能源。對(duì)煤礦企業(yè)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的供電，對(duì)安全生產(chǎn)以及提高經(jīng)濟(jì)效益等方面都有十分重要的意義。

　　關(guān)鍵詞：雙電源 中性點(diǎn)接地 自動(dòng)重合閘

　　1 引言

　　山西作為產(chǎn)煤大省，近幾年來(lái)由于煤電互用關(guān)系，煤礦用電負(fù)荷迅猛增長(zhǎng)，由此引出的煤礦供電安全問(wèn)題也成為供電公司的重點(diǎn)工作之一。國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局于2011年1月25日頒布了新的《煤礦安全規(guī)程》，下面就其中涉及電氣安全的部分內(nèi)容談一下認(rèn)識(shí)。

　　2 第四百四十一條

　　規(guī)程中第四百四十一條規(guī)定：礦井應(yīng)有兩回路電源線(xiàn)路。當(dāng)任一回路發(fā)生故障停止供電時(shí)，另一回路應(yīng)能擔(dān)負(fù)礦井全部負(fù)荷。年產(chǎn)60000t以下(不含60000t)的礦井采用單回路供電時(shí)，必須有備用電源。備用電源的容量必須滿(mǎn)足通風(fēng)、排水、提升等要求，并保證主要通風(fēng)機(jī)等在10min內(nèi)可靠啟動(dòng)和運(yùn)行。備用電源應(yīng)有專(zhuān)人負(fù)責(zé)管理和維護(hù)，每10天至少進(jìn)行一次啟動(dòng)和運(yùn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)期間不得影響礦井通風(fēng)等，試驗(yàn)記錄要存檔備查。

　　礦井的兩回路電源線(xiàn)路上都不得分接任何負(fù)荷。

　　正常情況下，礦井電源應(yīng)采用分列運(yùn)行方式。若一回路運(yùn)行，另一回路必須帶電備用，以保證供電的連續(xù)性和可靠性。帶電備用電源的變壓器宜熱備用;若冷備用，必須保證備用電源能及時(shí)投入正常運(yùn)行，保證主要通風(fēng)機(jī)等在10min內(nèi)可靠啟動(dòng)和運(yùn)行。

　　10kv及其以下的礦井架空電源線(xiàn)路不得同桿架設(shè)。

　　礦井電源線(xiàn)路上嚴(yán)禁裝設(shè)負(fù)荷定量器。

　　2.1 煤礦負(fù)荷分類(lèi)

　　本條文是關(guān)于礦井電源線(xiàn)路的規(guī)定要求。

　　煤礦屬于井下開(kāi)采，用電負(fù)荷大，井下條件差，但無(wú)論在什么條件下都必須滿(mǎn)足通風(fēng)、排水、提升等要求，否則，可能造成惡性事故。按照礦井電能用戶(hù)和用電設(shè)備在安全生產(chǎn)中的重要性，將電力負(fù)荷分為三級(jí)。一級(jí)負(fù)荷指因供電突然中斷，可造成人員傷亡或使重要設(shè)備損壞并在較短時(shí)間內(nèi)難以修復(fù)，給企業(yè)造成很大損失的用戶(hù)和設(shè)備。二級(jí)負(fù)荷指因供電突然中斷，可給礦井造成大量減產(chǎn)或造成較大經(jīng)濟(jì)損失的用戶(hù)和設(shè)備。三級(jí)負(fù)荷指因突然停電對(duì)煤礦生產(chǎn)沒(méi)有直接影響的用戶(hù)和用電設(shè)備。

　　2.2 煤礦雙電源

　　煤礦兩回路電源線(xiàn)路的必要性是由煤礦電力負(fù)荷的重要性所決定的。為了滿(mǎn)足煤礦雙電源供電要求以及配合我省煤礦安全生產(chǎn)專(zhuān)項(xiàng)整頓工作，加快解決煤礦雙電源問(wèn)題，規(guī)范煤礦雙電源規(guī)劃、建設(shè)行為，山西省電力公司專(zhuān)門(mén)研究制定了《山西省電力公司煤礦雙電源規(guī)劃建設(shè)指導(dǎo)意見(jiàn)》。意見(jiàn)中明確兩回路電源可采取以下幾種方式：由兩個(gè)具有不同電源的不同站點(diǎn)分別提供的兩路獨(dú)立的專(zhuān)用供電線(xiàn)路;由具有兩回或以上電源進(jìn)線(xiàn)、具有兩臺(tái)或以上主變的同一站點(diǎn)的不同母線(xiàn)上分別提供的兩路獨(dú)立的專(zhuān)用供電線(xiàn)路;由上述類(lèi)型站點(diǎn)提供的一回專(zhuān)用供電線(xiàn)路加一回在公用線(xiàn)路“t”接的獨(dú)立的專(zhuān)用供電線(xiàn)路;由上述類(lèi)型站點(diǎn)提供的兩回公用線(xiàn)路上“t”接的兩路獨(dú)立的專(zhuān)用供電線(xiàn)路。

　　年產(chǎn)60000t以下的礦井多為個(gè)體經(jīng)營(yíng)的小煤礦，受條件限制，如地處偏僻遙遠(yuǎn)的山區(qū)，距離區(qū)域變電所或發(fā)電廠(chǎng)較遠(yuǎn)，單獨(dú)鋪設(shè)一條供電線(xiàn)路確實(shí)困難很大，往往不具備兩回路供電電源線(xiàn)路的條件。為了保證礦井在供電電源因故障或其他原因停止供電時(shí)，仍能擔(dān)負(fù)礦井保安負(fù)荷的需要，以保障人員、通風(fēng)、排水等安全用電，必須設(shè)置一定容量的柴油發(fā)電機(jī)，以作為備用電源。

　　礦井的兩回路電源線(xiàn)路上分接負(fù)荷有以下缺點(diǎn)：

　　(1)在礦井供電電源線(xiàn)路上分接其他負(fù)荷，必然使干線(xiàn)和電源的故障幾率增加，造成礦井供電故障停頓率增加，從而影響礦井供電的安全性。

　　(2)礦井兩回路電源線(xiàn)路互為備用，其中任何一回路有分接負(fù)荷，另一回路無(wú)分接負(fù)荷，在倒閘使用時(shí)，其對(duì)礦井的供電能力將不會(huì)一致，甚至有可能不能擔(dān)負(fù)全礦井的負(fù)荷，從而影響礦井供電的可靠性。

　　2.3 煤礦電源運(yùn)行方式

　　礦井電源采用分列運(yùn)行方式指的是在正常工作時(shí)，礦井兩回路電源線(xiàn)路都應(yīng)同時(shí)運(yùn)行。由于分列運(yùn)行方式可以減少線(xiàn)路的電壓損失和能量損失，當(dāng)某一回路出現(xiàn)故障而導(dǎo)致某一段停電時(shí)，可以通過(guò)倒閘操作，迅速恢復(fù)重要負(fù)荷的供電，從而保證礦井供電的連續(xù)性和可靠性。實(shí)際情況是礦井雙回路同時(shí)運(yùn)行會(huì)增加運(yùn)行成本，因此在我省許多地區(qū)煤礦變電站多采用一回運(yùn)行，一回?zé)醾?，在高壓進(jìn)線(xiàn)側(cè)安裝備用電源自投裝置，當(dāng)一回路故障跳閘時(shí)，由備用電源自投裝置切換至另一回路，如此既可以保證供電可靠性，同時(shí)也減少了運(yùn)行成本。

　　所謂變壓器熱備用指的是變壓器平時(shí)一直帶電;冷備用指的是平時(shí)一直不帶電。為了縮短停電時(shí)間，減小事故的危害，控制災(zāi)害的范圍，要求備用電源能及時(shí)投入使用，保證主要通風(fēng)機(jī)等在10min內(nèi)就能可靠啟動(dòng)并正常運(yùn)行。

　　2.4 10kv及其以下的礦井架空電源線(xiàn)路不得同桿架設(shè)

　　目前，我國(guó)一些個(gè)體小煤礦地處偏遠(yuǎn)地區(qū)，有的采用10kv及其以下電源作為礦井進(jìn)線(xiàn)電源，由于線(xiàn)路電壓較低，為了節(jié)約線(xiàn)路架設(shè)費(fèi)用，有的將兩回路架空線(xiàn)路共同架設(shè)在一根電桿上，往往引發(fā)礦井災(zāi)難性事故。其缺點(diǎn)主要有三方面：

　　(1)如果電桿遭到破壞，兩回路電源線(xiàn)路必然同時(shí)中斷供電。

　　(2)由于兩回路電源線(xiàn)路架設(shè)在同一電桿上，一般距離較近，當(dāng)一線(xiàn)路遭到大風(fēng)刮斷、冰雹墜斷或人為破壞出線(xiàn)折斷現(xiàn)象時(shí)，較容易搭接到另一線(xiàn)路上，造成短路故障，同樣使兩回路電源線(xiàn)路供電中斷。

　　(3)當(dāng)一回路出現(xiàn)故障需進(jìn)行檢修時(shí)，受故障影響，兩回路線(xiàn)路之間的安全距離被破壞，不得不中斷另一回路的供電，使兩回路的供電同時(shí)停止。

　　2.5 礦井電源線(xiàn)路上嚴(yán)禁裝設(shè)負(fù)荷定量器

　　負(fù)荷定量器的作用是當(dāng)用電負(fù)荷超過(guò)線(xiàn)路或電力部門(mén)限定的負(fù)荷量時(shí)，自動(dòng)切斷電源，停止供電。煤礦是一種高危行業(yè)，礦井停電后可能引發(fā)透水事故、火災(zāi)事故和提升事故。所以，煤礦一時(shí)一刻也不能停止供電。

　　3 第四百四十三條

　　第四百四十三條：嚴(yán)禁井下配電變壓器中性點(diǎn)直接接地。

　　嚴(yán)禁由地面中性點(diǎn)直接接地的變壓器或發(fā)電機(jī)直接向井下供電。

　　變壓器三相繞組相連接的公共點(diǎn)稱(chēng)為中性點(diǎn)。由中性點(diǎn)引出的導(dǎo)線(xiàn)稱(chēng)為中性線(xiàn)。變壓器三相繞組輸出端之間的電壓稱(chēng)為線(xiàn)電壓;三相輸出任一端與中性點(diǎn)之間的電壓稱(chēng)為相電壓。線(xiàn)電壓是相電壓的3倍。變壓器中性點(diǎn)接地有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)一臺(tái)變壓器可以輸出兩種電壓，即線(xiàn)電壓和相電壓;

　　(2)三相對(duì)地電壓不大于相電壓;

　　(3)不存在短路接地故障;

　　(4)限制了三相對(duì)地分布電容。

　　雖然變壓器中性點(diǎn)接地方式有上述優(yōu)點(diǎn)，但是其在煤礦安全供電方面還是存在很大的隱患，此條規(guī)定主要考慮到以下三個(gè)因素：

　　(1)井下巷道狹窄，人體與帶電設(shè)備和電纜接觸幾率多，人身觸電電流大。因?yàn)樽儔浩髦行渣c(diǎn)接地的供電系統(tǒng)，三相對(duì)地電壓即為相電壓，人身觸電電流為相電壓與人身電阻的比值，井下空氣潮濕，假設(shè)人身電阻r取1000 ,380v的供電系統(tǒng)，人身觸電短路就可高達(dá)220ma,而30ma.s為人身觸電安全電流，通過(guò)50ma就能致人死亡。(2)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)里的單相觸電比中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的危險(xiǎn)性大。中性點(diǎn)接地系統(tǒng)短路電流很大，容易引起供電設(shè)備和電纜損壞或爆炸著火事故;同時(shí)，接地點(diǎn)產(chǎn)生很大電弧，容易引起瓦斯和煤塵爆炸事故。雖然在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相短路時(shí)流入接地點(diǎn)的電流不大，但是為了盡快消除故障，以免長(zhǎng)時(shí)間單相接地運(yùn)行造成兩相短路，通常在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中應(yīng)裝設(shè)絕緣監(jiān)視或接地保護(hù)裝置，當(dāng)單相接地時(shí)，及時(shí)發(fā)出信號(hào)，以便運(yùn)行人員迅速采取措施。目前大多數(shù)礦井在主變各側(cè)都裝有在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置。(3)如果供電系統(tǒng)存在漏電，那么中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中的漏電電流比不接地系統(tǒng)中大，容易引起瓦斯爆炸或工作面的雷管被引爆。

　　4 第四百五十八條

　　第四百五十八條：直接向井下供電的高壓饋電線(xiàn)上，嚴(yán)禁裝設(shè)自動(dòng)重合閘。手動(dòng)重合閘時(shí)，必須先同井下聯(lián)系。井下低壓饋電線(xiàn)上有可靠的漏電、短路檢測(cè)閉鎖裝置時(shí)，可采用瞬間1次自動(dòng)復(fù)電系統(tǒng)。

　　該條的規(guī)定主要考慮井下瓦斯和人員觸電的危險(xiǎn)。如果下井電纜或受電設(shè)備存在電氣故障，當(dāng)裝設(shè)有自動(dòng)重合閘的情況下，電纜或電氣設(shè)備會(huì)二次帶電，可能造成故障進(jìn)一步擴(kuò)大，導(dǎo)致產(chǎn)生電火花一起瓦斯爆炸。再則井下空間狹窄，人體與電氣設(shè)備和電纜接觸的機(jī)會(huì)很大，二次重合閘也增大了人體觸電的可能性。

　　井下低壓電纜饋電線(xiàn)上如果有可靠的漏電、短路檢測(cè)閉鎖，防止重合閘，減少故障擴(kuò)大，減少電氣火花和漏電電流，防止瓦斯爆炸，在其他故障情況下，比如過(guò)流，缺相等輕微故障情況下采用一次自動(dòng)復(fù)電不會(huì)產(chǎn)生更大故障。但井下一般很少用。

　　5 其它

　　《煤礦安全規(guī)程》中沒(méi)有明確規(guī)定變電站保護(hù)需配備頻率電壓緊急控制裝置。而且多數(shù)煤礦用戶(hù)對(duì)這種安全自動(dòng)裝置抱有抵觸情緒，其實(shí)他們是沒(méi)有真正認(rèn)識(shí)到這種緊急控制裝置的作用：在上級(jí)供電系統(tǒng)發(fā)生低頻低壓事故時(shí)，煤礦高壓變電站可通過(guò)低頻低壓減負(fù)荷裝置按頻率、電壓分輪次快速切除一些不重要的負(fù)荷，如地面、生活等三級(jí)負(fù)荷，以盡快提升頻率和電壓，達(dá)到供電標(biāo)準(zhǔn)。這樣做既為上級(jí)供電系統(tǒng)做了貢獻(xiàn)，也可靠地保障了煤礦自身的保安負(fù)荷，確保不發(fā)生重特大事故。因此建議在煤礦高壓變電站配備頻率電壓緊急控制裝置。

　　6 結(jié)束語(yǔ)

　　由于最近幾年礦難事故頻頻發(fā)生，對(duì)國(guó)家和人民的生產(chǎn)、生活活動(dòng)造成了嚴(yán)重的影響，因此作為供電部門(mén)，我們應(yīng)該為煤礦提供可靠、優(yōu)質(zhì)的電力資源，避免煤炭企業(yè)因電網(wǎng)原因發(fā)生重大安全事故，為煤礦的安全生產(chǎn)盡我們應(yīng)盡的職責(zé)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 袁河津,寧尚根,施建達(dá),等.《煤礦安全規(guī)程》修改條文及專(zhuān)家解讀[m].江蘇:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2010:224-232.