矿井供电故障的源头及预防措施研究

时间：2024-07-28

李伟伟

（潞安集体电力中心配售电公司，山西襄垣 046204）

矿井供电故障会给井下开采带来严重的安全隐患。因此，煤炭企业必须加强矿井供电管理，降低机电设备发生安全事故的概率，保障井下生产的安全。本文对潞安集团常村煤矿供电故障的源头进行分析，并提出相应的预防措施。

1 供电故障及原因分析

1.1 供电故障

通过对常村煤矿供电故障的统计和整理，供电故障主要表现在以下几方面：（1）电缆事故。常见的电缆事故主要有电缆的短路、漏电、放炮等；（2）开关事故。主要是表现为开关误动作、开关控制元件的老化损坏等；（3）电机事故。采煤机械设备的电机发生烧毁、漏电、长时温升较大等故障；（4）移动变电站事故。越级跳闸、保护失灵、低压侧控制器误动作等。对于矿井的高压供电系统，发生事故时常常伴随电压波动，影响区域广，容易造成安全隐患，从而严重影响整个矿井的安全生产。

1.2 导致供电故障的原因

常村煤矿发生供电故障的主要原因：（1）供电设备老化。供电设备长时间使用，没有及时进行维护，导致供电电缆及设备老化，不能进行正常的供电。（2）检修不当。对供电设备进行检修过程中，为抢生产任务导致检修时间不足或检修不认真，留下事故隐患。（3）顶板问题。煤矿井下多数是复合性顶板，因矿压作用容易发生顶板冒落事故，从而对供电设备的电缆、开关造成破坏，引发相应的供电事故。

2 常村煤矿供电现状

常村煤矿目前有6kV开闭所和35kV变电站各一座。6kV开闭所双电源引自公司110kV中心站6kV室609#、611#柜，主要负责向中央主通风机、压风机、主副井提升、井下N翼采区、井底车场变电所、中央水泵房、S1和S2卡轨车变电所等供电；西坡35kV变电站距离常村煤矿约5.5km，变电站双电源引自公司110kV中心站35kV高压室的308#、309#柜，主要负责向井下S3采区、S4采区、S5采区、S6采区、西坡主通风机、西坡热风炉、西坡压风机等供电。

常村煤矿井下供电系统采用放射式供电方式，主要变电所分别由6kV开闭所和西坡6kV配电室直接供给。各采煤工作面、掘进工作面、采区胶带、采区水泵等设备用电分别通过各采区变电所和井底车场变电所供出。

3 常村煤矿供电故障的源头预防实践措施

3.1 技术措施方案

3.1.1 SVC动态无功补偿装置

SVC动态无功补偿装置可以消除系统谐波对电网安全运行的影响，因此，在6kV开闭所系统中安装了第一套动态无功补偿装置，起到提高电网功率因数，稳定系统电压的作业。该SVC动态无功补偿装置的结构见图1所示。对控制柜采集的信号及时进行处理并发出触发脉冲，同时监测晶闸管运行状况；脉冲柜将触发脉冲转换为符合要求的脉冲信号，实现触发；功率单元在脉冲信号控制下操纵晶闸管通断，使电抗器流过预期的补偿电流。

图1 SVC控制系统基本组成简图

在SVC动态无功补偿装置运行时，需注意的事项：（1）严禁分断SVC控制柜工作电源；（2）严禁带载分断TCR及滤波器的高压隔离开关；（3）出现SVC控制器保护动作后，应先进行记录，再进行故障清除；（4）应用掌握TCR控制器的工作状态，及时进行故障的排除；（5）控制功率单元室内温度在40℃以下；（6）电容器重合闸一定要间隔15min以上；（7）加强对电缆接头的检查，保障无打火、过热现象的发生；（8）当煤矿的供电系统不稳定时，需要临时加强检查和维护。

3.1.2 SE-900电网调度综合自动化系统

常村煤矿采用SE-900电网调度综合自动化系统，在监控管理层设置服务器2台和3台或3台以上监控中心工作站，实时监视整个子站层各电力设备的参数。调度综合自动化系统结构如图2所示。

3.1.3 DMP5000数字式变电站系统

DMP5000数字式变电站系统对变电站系统模型、二次功能模型进行描述，对应用与通信技术进行分层处理，由过程层、间隔层、站控层3个层次构成。过程层与一次设备紧密相连，完成数据采集并实现保护出口；间隔层实现变电站内设备的保护与控制，以及相关的控制闭锁和间隔级信息的人机交互功能；站控层完成对站内间隔层设备、一次设备的控制及与远方控制中心、工程师站及人机界面通信的功能。DMP5000数字式变电站系统架构如图3所示。

图2 调度综合自动化系统结构图

图3 DMP5000数字式变电站系统架构

3.2 供电管理措施

3.2.1 提高矿井供电可靠性和加强供电管理的措施

（1）任何单位不得随意增加用电负荷，不得在供电支路中随意挂接电源。（2）开关整定值应安排专职人员进行整定。当负荷发生变化时，队组应及时向电力科提供负荷变化系统图，以便及时对开关进行整定计算、调整。（3）每月对井下在用的高压橡套电缆、变压器及高压电机进行一次绝缘阻值遥测，每季度对地面在用的高压电缆、变压器及电机进行一次绝缘阻值遥测，每年对副井井筒内敷设的固定高压电缆进行一次泄漏试验。（4）所有配电工、井下电钳工的操作都必须严格按照操作规程操作。（5）每季度对井下两线点接地系统绝缘阻值进行一次遥测，每年检查一次井下主要接地系统绝缘阻值及主接地电极的完好性。

3.2.2 防雷电和防止电压波动影响的措施

（1）健全防雷电的设施，如增设避雷器、避雷针等。（2）认真做好“春防春检”期间各地面变电所避雷器、避雷针等避雷设施的试验工作和地面接地系统绝缘阻值遥测工作，及全矿绝缘安全用具试验工作。严禁使用不合格的避雷器、避雷针等避雷设施及安全绝缘用具。（3）对电网电压运行要进行实时检测，发现电网电压有波动现象要严格限制大功率电机启动，但要确保矿井主通风机正常运转。（4）针对电网电压波动规律和特性，增设稳定电网电压的补偿装置（如无功补偿装置）。

3.2.3 电气火源的防治措施

（1）严禁在井下明火操作、带电操作。检修电气设备必须严格按停电、验电、放电、挂接地线的程序进行。（2）高压电缆连接必须采用冷缩套管（6kV交联或纸绝缘电缆）或高压连接器（6kV橡套电缆），任何电缆严禁采用绝缘包布包裹外皮或接头。（3）无论是本质安全型电源还是防爆电气设备使用和维护都必须严格执行“防爆”标准要求。（4）井下电钳工在检修电气设备开盖前必须检测瓦斯浓度。只有瓦斯浓度符合规程规定时方可开盖检查。（5）半年对井下杂散电流进行一次检测，发现问题及时处理。