[科普中国]-矿山供电

在煤炭企业中，矿山的电气化还是煤炭生产自动化及最新科学技术成就在煤矿推广应用的技术基础；从安全的角度上讲，由于煤炭生产中存在着各种自然灾害，而这些灾害的预防、预报和排除，也直接或间接地取决于矿山供电的正常与否。由此可见，矿山供电工作不仅直接影响矿山企业的高效生产，而且关系着矿井和工作人员的人身安全。因此，煤炭企业对供电工作提出了严格的要求。

概述电力是现代煤炭工业的主要动力，在煤炭生产中占有十分重要的地位。电力可以方便、经济地远距离输送和分配，也可以方便地和其它各种能量形式相互转换，并且在使用中还具有便于调度、测量和实现自动控制的优点。

供电可靠

供电可靠就是要求不间断供电。供电中断时不仅会影响矿井的原煤产量，而且可能损坏设备，甚至发生人身事故和造成矿井的破坏。例如矿井主要运输设备停电，会造成大量的减产；矿井提升设备突然停电，会使提升机紧急制动，产生很大的冲击拉力，使钢丝绳损坏；另外，煤矿井下的空气中含有瓦斯和一氧化碳等有害气体，并且有水不断涌出，突然停电，将会使排水和通风设备停止运转，可能造成水淹矿井，工作人员窒息死亡和引起瓦斯、煤尘爆炸，危及矿井和人身安全。因此，对煤矿中的重要用电设备，要求采用两个独立电源的双回路或环式供电方式，两路电源线路互为备用，当一路电源线路故障或停电检修时，则由另一路电源线路继续供电，以保证供电的可靠性。

供电安全

供电安全具有两个方面的意义，即防止人身触电和防止由于电气设备的损坏和故障引起的电气火灾及瓦斯、煤尘爆炸事故。

煤矿井下空间狭小、潮湿阴暗，井下电气设备的受潮和机械损伤容易发生人身触电事故；供电线路和用电设备的损伤和故障产生的电气火花，会造成火灾或瓦斯，煤尘爆炸事故。

因此，为了避免事故的发生，在煤矿供电工作中，应按照《煤矿安全规程》的有关规定，采取防爆、防触电、过负荷及过流保护等一系列技术措施和管理制度，消除各种不安全因素，确保供电的安全。

保证供电质量

衡量供电质量高低的技术指标是频率的稳定性和电压的偏移。交流电的频率对交流电动机的性能有着直接的影响，频率的变动会影响交流电动机的转速。1

供电系统保护作业中存在的问题1）供电系统线路存在的问题

线路问题是矿井供电系统较常见的问题，而线路是矿井供电系统传输电能的基础，一旦供电线路存在问题，会直接影响到供电系统电能的正常供应，同时电能传输效率的高低，也会对矿井供电系统具体工作效率产生直接影响，加之线路与线路间关联性较强，若供电线路发生故障后，检修工作量通常较大，某一条线路未检修到位，都有可能影响故障的顺利排除，因此矿井供电部门必须重视矿井供电线路的保护工作。

2）电气设备保护存在的问题

因矿井生产环境较恶劣，电气设备时常需面对阴暗潮湿，高温高腐蚀性气体，这样会大幅缩短电气设备的正常使用寿命，使电气设备故障率增大，而当前矿井电气设备保护工作还存在很多问题，如保护系统不完善、保护效率低、灵敏度差等。这样不仅会影响到矿井电能的正常供应，而且还易造成电气设备浪费大量电能，同时矿井电气设备发生故障时，发出的各种火花还易引发矿井瓦斯爆炸事故，因此做好矿井电气设备的保护工作十分重要。

3）供电系统存在超负荷供电现象

近年来，随着各矿井生产效能的不断提高，矿井引入的机电设备不断增多，且各设备的功率也在不断增大，矿井供电系统时常运行于超负荷状态，与此同时，很多矿井所用的变压器设备，供电电路以及绝缘子等长期运行老化现象较严重，很多都已在超限使用，而一些矿井为节约生产成本，不及时淘汰更新，这样不仅会增大电气设备运行故障率，而且工作人员日常维修作业量也会显著增多，易给供电系统正常供电埋下重大安全隐患。

4）继电器存在越级跳闸现象

当前，很多矿井会先测定、分析并整定采区变电所最远端的负荷，再由此处逐级向采区变电所进行扩散挨个计算，通常会按照整个计算作业中所得的最大负荷功率，来设定过流保护具体定值，同时再依据最远端出现短路故障时所测的电流值来设定速断保护值。而在实际生产作业中，时常会因速断保护的整定值过小，在系统出现短路故障的情况下，很多速断保护易出现同时动作的现象，继电器失去了选择性功效，不能有效区分保护定值，这样就会发生越级跳闸现象。21

矿井供电系统保护分析矿井供电系统保护装置的原理矿井所装设的供电系统保护装置，在供电系统发生故障后，一方面应能第一时间发出报警提示，另一方面应能发出跳闸指令，并把该指令传达至动作部件自动切断故障点。在日常生产作业中，我们常用继电器来充当供电系统保护设备，该设备具有很高的灵敏度，当遇到供电故障时，可及时发出报警指令，并可采取相应措施有效隔离故障，以把故障损失降至最低。近年来随着我国科技的飞速发展，人们对安全生产的要求也越来越高，继电器的类型也在不断增多，开始出现一些自动化、智能化的继电设备，但无论哪种继电设备其组成部分都大致相同，其主要包括信号输入部分、测量部分、逻辑判断部分等，这几部分的具体作用大致如下，信号输入部分其主要作用是处理电路中的部分信号，并把经处理后的这些信号输入至继电保护相关装置; 测量部分其主要是通过预先把继电器的部分参数设定好，再用实际所测值与事先设定好的参数进行对比，对比结果经逻辑判断部分作出科学合理的判断，并由逻辑判断部分发出相应的执行指令，以控制执行部件作出相应动作。3

保护类型漏电保护与过流保护是我们在日常生产作业中常见的两种电气设备保护方式。一方面因矿井生产环境较恶劣，电气设备工作时其绝缘层易发生磨损，同时恶劣的环境也会加速线路老化速度，时常会产生漏电现象，易形成电火花，而矿井内存在大量的易燃易爆气体，易引发爆炸事故，因此必须做好矿井供电系统漏电保护工作。

另一方面随着矿井用电设备运行功率的不断增大，矿井供电系统也易出现过载现象或短路现象，一旦出现这些现象后供电线路时常会出现过流，便易引发火灾，因此也必须做好矿井供电系统的过流保护工作，我们常见的过流保护措施具有又可分为过载保护、短路保护以及接地保护等。3

矿井供电系统保护措施1）定期检修供电系统

因受各种不良因素的影响，矿井供电系统在长期运行中，时常易发生各种故障，若发生故障后得不到及时处理，系统长期带故障运行，小故障也可能会酿成大事故，后期检修作业人员的更难排除故障，所以应做好供电系统的定期检修工作，在检修作业中一旦发现故障，应及时想方设法地排除故障，并寻找出引发故障的原因，谨防再次发生类似故障。

此外，为更好实施检修作业，矿井还应重视强化培养操作人员个人素质，重视提升他们的操作技能，这样不仅可显著提高他们的工作效能，而且能增强他们的责任感，有助于更好地保障矿井供电系统的正常运行。

2）保障供电电源尽力实现电力供应自动化

矿井布设的供电系统应有较强的供电能力，应能为矿井用电设备提供充足的、连续可靠的电能。近年来，随着电力科技的发展，矿井供电系统的自动化、智能化水平越来越高，矿井通过引入自动化，智能化供电系统后，不仅可有效避免各种频繁的手动操作失误，而且可节约大量人力资源，有助于进一步提高企业经济效益。但要想科学、合理地应用该系统，要求实际操作人员的专业知识必须达标，并且应有较强的分析判断能力与应变能力，对此矿井应大力培育一些高素质的人才，以适应供电系统的现代化发展。

3）其他保护措施

触电也是矿机供电系统中比较常见的安全事故之一，由于触电方式的不同，所以触电对人们造成的人身伤害程度也不同，所以应加强对触电事故的事后处理，保证事故发生后能够在第一时间得到有效处理，并且提高触电事故的预防手段与措施，保证电压稳定，对各大电气设备的绝缘装置及电缆接头检查无误后，再接通电源，有漏电迹象发生时，要第一时间将其排除，减少触电事故的发生。此外，越级跳闸也是矿井供电系统中经常出现的问题，为了避免因越级跳闸造成大面积停电，相关部门研发了光纤纵差保护法来预防越级跳闸，该方法适用性较强，是目前为止解决越级跳闸问题最有效的方法。

矿井供电系统及电气设备的安全性将直接影响到矿井的安全生产及企业的经济利益，然而矿井供电系统中存在着各种各样的安全隐患，因此在掌握矿井供电系统及电气设备故障处理方法的同时，还应重视预防措施的学习与安全意识的提高，并加强对矿井供电系统及电气设备的监管与检修力度，保证矿井供电状态及电气设备的正常运转。3

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学