礦井供電安全管理的若干思考

王森 顧鵬 韓波

摘要：該文研究如何強化礦井供電安全管理；分析礦井供電現存問題，如設施有問題、接地電容電量過大、漏電保護系統有問題等；列舉礦井供電安全評價方法及要求；列舉強化礦井供電安全管理的技術措施；從建設安全管理制度、加強安全用電法律法規培訓、加強繼電保護系統安全管理、加強設備電纜安裝及維護、建立供用電安全事故預防方案等角度出發，列舉強化安全管理的策略。

關鍵詞：礦井? 供電? 安全管理? 漏電保護系統

中圖分類號：TD611? ? 文獻標識碼：A

Abstract： This paper studies how to strengthen the safety management of mine power supply， analyzes the existing problems of mine power supply， such as problems of facilities， excessive? power of grounding capacitor， problems of? leakage protection systems， etc.， enumerates the methods and requirements for mine power supply safety assessment， enumerates the technical measures to strengthen mine power supply safety management， and enumerates the strategy of strengthening the safety management from the perspective of building a safety management system， strengthening the training of laws and regulations on safe use of electricity， strengthening the safety management of the relay protection system， strengthening the installation and maintenance of equipment and cables， and establishing the accident prevention plan for power supply and use.

Key Words： Mine; Power supply; Safety management; Leakage protection system

礦井供電系統分為地面供電系統與井下供電系統兩部分。實際的生產作業中，受礦井生產環境因素的影響，供電系統常會出現一定程度的問題，威脅作業人員的人身安全。為提升供電安全管理水平、促進礦企的進一步發展，相關工作者應切實加強對礦井供電安全管理的研究，將各種先進的管理思路、管理方法引入實踐，提升供電安全水平。期望該文能夠為相關工作者帶來一定的參考作用。

1礦井供電現存問題

1.1設施存在問題

部分礦井服務時間過長，供電系統中的許多設備，其運行時間已遠超過規定的服務年限，電纜、絕緣子、斷路器等以電纜為例，目前礦井電纜在運行中常存在如下問題：首先，實踐表明，礦井電纜大多需要在惡劣的環境中運行，受潮濕空氣、有害氣體腐蝕較為嚴重，長此以往難免會出現老化、故障等一系列問題，絕緣性能會因此而下降，影響供電安全；其次，部分礦井鋪設電纜的巷道存在隱患，如巷道內有軌道、鋼梁等外形長、體積重、棱角分明的事物，有可能刮破或擠壞電纜，影響供電安全，此外調度絞車、無極繩絞車進入巷道也常會損壞電纜；再次，屏蔽電纜連接器在密封性方面容易存在問題，這會導致停電事故頻發；最后，電纜接頭隨著工作年限的增加，極易因溫度、空氣等因素的影響，出現氧化、發熱等問題，為礦井帶來安全隱患；最后，電纜或連接器的允許工作電流低于實際負載電流，電纜長時間以高負荷狀態運轉，難免會產生潛在故障，影響用電安全。

存在老化問題，影響了供電系統的運行效率，也為作業人員帶來了一定的安全隱患。此外，安全設施是保障礦井供用電安全的關鍵所在，但現階段看來，部分礦井在平時未做好對供電系統的維護與保養，導致避雷針、避雷網、開關柜、防爆開關等安全設施，受惡劣工作環境的影響，普遍存在一定程度的問題，這也影響了礦井供電的安全性[1]。

1.2接地電容電量過大

單向接地電容的電量，與供電系統運行的安全性、穩定性息息相關，電量過大時，易引起如下問題：（1）接地網電壓過高，在復雜的礦井作業環境中，易因瓦斯、煤塵等因素的影響，在過電壓與電弧出現問題的情況下，引發爆炸事故；（2）交流雜散電流頻繁出現，為礦井作業帶來二次事故隱患[2]。

1.3漏電保護系統有缺陷

礦井作業環境具有煤塵多、濕度大的特點，因此電氣設備易出現漏電問題?，F階段，此種問題已成為阻礙礦井供電安全管理的重要問題，尤其是許多礦井采用的漏電保護系統有諸多的缺陷，性能水平并不很高，這進一步影響了供電安全管理的有效性，如，附加電源直流檢測式漏電保護系統在運行時，不受漏電地點影響，因而能夠較為有效地防范漏電事故，但該裝置也同時具有作業時間長、運行效率低的缺陷，無附加電源的保護系統的運行方式與之相似，但在運行過程中更易受到電壓等一系列因素的影響，檢測數值出現偏差的幾率高。

電壓式漏電保護系統在運行過程中，會檢測供電系統的電壓，當電壓超出規定限值時，此種裝置會自動切斷供電系統的電路，起到漏電保護作用。但此種裝置適用性相對有限[3]，僅對變壓器中性點不接地電網有用，相形之下，電流式漏電保護系統的適用范圍更廣，可被應用至變壓器中性點接地的電網中，但此種保護系統不具備良好的電阻值，補償功能不健全；功率式漏電保護系統與如上系統有著相似的優勢與劣勢，旁路接地漏電保護系統有更為良好的安全性，可為礦井作業安全提供有力的保障，但美中不足的是此種保護系統僅適用于防范人身觸電，因此適用范圍也較為有限。

2礦井供電安全評價方法及要求

2.1安全性評價方法

安全評價中，相關工作者首先應評價礦井供電系統的運行狀態，其次應評價各供電設備及網架結構的安全性。對于前者而言，目前礦井供電系統在供電時多采用了分級模式，一旦系統出現短路，發生越級跳閘的可能性較高，為供電系統帶來一定的影響，在進行評價時應充分注意。供電系統的短路故障主要包括兩相短路與三相短路，前者為不對稱短路，特點為兩相在一點短接，后者為對稱短路，特點為三相同時在一點短接；對于后者而言，在評價時，應高度關注高壓饋電線路的短路問題，這是因為在實際的礦井作業中，網架結構與電氣設備受礦井惡劣的作業環境的影響是較為明顯的，主要集中于粉塵、濕度、溫度等多個層面，因而發生短路的概率較高，嚴重時也會誘發重大安全事故，如火災、爆炸等。

2.2供電安全性要求

電力負荷深刻影響著礦井供電安全。目前礦企在進行供電安全評估、管理時，通常會將電力負荷分為三個等級，一級負荷主要指的是各種通風機、提升機與水泵，二級負荷主要指的是生產系統、運輸系統等，三級負荷主要指的是各種生活、辦公供電[4]。結合負荷分級可知，為保證礦井作業安全，相關工作者應重點加強對一級負荷點的安全管理，采用雙電源供電模式，將各種安全隱患控制在最小范圍內。

3提升礦井供電安全性的技術措施

3.1確保變電所運行合理

實際工作中，變電所是礦井供電系統的重要組成部分，為礦井提供了源源不斷的電力支持。為保證礦井供電安全，相關工作者應加強對變電所的運維管理，通常情況下，應保證域外電路系統中，有一條電路處在運行狀態下，另一條電路處于備用狀態，可隨時投入運用。此外，還應保證變電所使用的變壓器的容量、型號及臺數合格。具體應參照如下方法進行設計：變電所二臺變壓器同時運行時，單臺容量計算公式為，式中，指的是變壓器的容量，為考慮變壓器、線路損耗、人工補償的視在容量。為變電所總的有功計算負荷[5]。

3.2科學確定變壓器臺數

由上文所述不難看出，一級、二級電力負荷是礦井供電安全管理的重難點，對供電安全影響巨大?，F行變電所在設計階段，通常采用了兩回路（工作回路與備用回路）分開使用的設計思路，在選用變壓器時應充分注意，為確保在一臺回路出現故障時，另一臺回路仍可正常運行，需采取分列運行方式；選用三臺變壓器時，可將一臺變壓器設為備用，以另兩臺變壓器進行分列式運行。相較于傳統設計方法，采用三臺變壓器進行設計，可在一定程度上提升礦井供電安全管理效果，尤其可降低供電中斷現象的發生頻率，提升變壓器負債率，達到礦井供電安全管理的要求。

3.3合理引入供電電源

在礦井供電系統的實際運行中，變壓器通常會發生較為嚴重的損耗，尤其是鐵芯與繞組發生損耗的功率較大。通?？蓪⒆儔浩靼l生的損耗分為有功損耗與無功損耗兩種。無功損耗的表達式如下：，式中，為無功功率損耗，為額定負荷情況下，變壓器產生的無功功率損耗，為空載時變壓器無功功率損耗，為變壓器額定負荷率；有功損耗的表達式如下：，式中，為有功功率損耗，為額定負荷情況下，變壓器產生的短路損耗，為額定電壓時變壓器的空載損耗。

因此，在為變電所引入電源時，相關工作者應結合實際情況，仔細計算變壓器的有功損耗功率與無功損耗功率，在此基礎上，適當增加前者，減少后者。

4礦井供電安全管理策略

4.1建設安全管理制度，督促工作人員落實

機電科是礦井供用電安全管理的主要負責部門，建議相關工作者在實際工作中，對于礦井供用電系統中的各項電氣設備，應制定科學合理、切實可行的運行管理制度，以保證礦井供電系統的正常運行。同時還應定期組織工作人員，以預防性試驗，檢驗電氣設備的運行質量，確保其性能、安全水平符合標準。

同時，針對變電站管理檢修工作，還應制定工作票、操作票管理制度，督促各工作人員，嚴格遵守供電安全管理的相應規定，完成各項操作。日常工作中，相關技術人員或管理人員應及時簽發工作票，同時安全監察部門也應加強對這一行為的監管，督促工作人員持兩票進行工作。

除此之外，還應依托安全管理制度，安派專業素質水平高、工作經驗豐富、崗位責任意識強的人員，專門負責對各種用電安全防護用品進行存放與管理，強化對存放環境的控制，確保濕度、溫度等條件合格，同時還應配置好備用物品，以免安全防護用具出現性能問題。日常工作中，礦井人員應仔細學習與防護用具使用有關的規則，認真遵守安全管理規定進行作業。

4.2加強安全用電法律法規學習培訓

為切實提升礦井供用電安全性，建議相關工作者定期組織工作人員，學習與安全用電有關的法律法規。參與礦井作業的人員必須切實依照如上規程的要求，提升自我保護意識，認真、負責地完成各項施工操作，檢測好電氣設備的性能，同時掌握幾種行之有效的故障、電氣事故處理方法。

4.3加強繼電保護系統的安全管理

繼電保護系統在礦井供電安全管理中發揮了重要的作用，當供電系統出現故障時，繼電保護裝置會第一時間監測到這一情況，同時向管理人員發送警告信號，提示其處理故障。因此為提升供用電安全性，礦企有必要為礦井添設性能完備、質量可靠的繼電保護裝置，并持續優化其性能，借助該設備，為高壓動力設備、控制設備等實施保護。但現階段看來，礦井作業人員對繼電保護系統操作管理規程的掌握并不很理想，在實際工作中，常會做出各種各樣的違規行為，因此建議相關工作者加強對繼電保護系統運行管理人員的培訓，強化其對各種操作知識、操作技能的掌握，確保其能夠在實際工作中，認真、負責地執行各項操作，準確診斷故障問題并設計科學的故障處理方案。

4.4加強設備、電纜安裝、日常維護工作

4.4.1機電設備及配電柜安裝管理

機電設備安裝過程中，相關工作者多會使用到兩級以上的漏電開關，以三相五線方式進行連接。為提升礦井供用電安全性，建議相關工作者在礦井中，作業人員易接觸到的電氣設備的外部或金屬部位上安裝保護接地或保護接零裝置，但需注意一個系統不能同時具有如上二種裝置，且保護、工作零線之間也應有一定的距離。日常工作中，工作人員若需檢查停電線路，應結合如下流程進行操作：先停電、再驗電、最后掛接地線，此舉的主要目的是避免安全事故發生。配電柜在供電系統中也發揮了重要作用，在安裝管理中，相關工作者應采取一定的保護措施，同時還應重點檢查電柜內部各電氣元件安裝得是否牢固，配電柜的環境是否清潔。有必要定期保養、清潔、檢查配電柜內的電氣元件，確保開關及接點處無出現熱變色等現象，各儀表的指數也均正常，同時配電柜周邊也無任何雜物、地面平整，且配電柜及各用電設備、固定式配電箱與流動閘箱之間的距離也合適。

4.4.2電纜線路安裝管理

相較于地面電纜，礦井電纜的長度更長，因此發生漏電問題的幾率也較高，無形中影響礦井供用電安全。為解決如上問題，建議礦企從電纜安裝階段入手，持續提升電纜運行的安全性與穩定性，通過合理布設線路等方式，提升電纜運行質量，杜絕安全隱患的同時提高礦井供電效率、減少電能損耗?，F階段看來，礦企可采取如下三種方法進行電纜布設：首先，分列分段布設。此種布設方法的優勢在于可依據礦井不同位置的實際用電量，為其提供強度合適的電能；其次，提升電壓等級。此種布設方法的優勢是可降低礦井電力損耗；最后，增大電纜截面，此方法的優勢在于能夠提升供電效率、降低電能損耗。

以下列舉一例礦井供電系統，如圖1，該系統由中央變電所、水平變電所、采區變電所三部分構成。其中，高低壓電網線路由多種接頭、電力電纜及支撐件構成，目前，在電纜與電纜芯線連接方面應用較多的方法有連接管壓接法、綁扎法，同時工作人員通常會采用接線頭、螺栓壓接設備與芯線。為電纜線路接頭處實施密封、防潮處理，同時也可采用防爆接線盒進行防爆處理。

日常工作中，工作人員應堅持做好礦井線纜檢查、管理、維修，避免其發生著火、漏電等一系列的事故，威脅礦井的作業安全。應檢查電纜敷設、懸掛、連接是否合適，同時還應采用專業技術，檢測電纜的絕緣性能。

4.4.3線路故障及設備檢修

線路故障及設備檢修是礦井供電安全管理的重要工作，相關工作者應堅持在經過上級部門人員批準的情況下執行此項工作，將各種安全防護工具佩戴到位，嚴謹、細致地完成各項操作，同時礦企也應安派專人監督其操作；在進行停送電時，應堅持先停負荷側、先送電源側，同時若系統處于負載狀態，不應進行如上操作。

在完成對線路及設備的檢修后，相關工作者應進一步審查整套工作，尤其應檢查安全保護措施、接地線等是否拆除，設備是否清潔干凈、人員是否撤離等，確認無誤后再聯系上級部門，為礦井恢復供電。

4.4.4建立供用電安全事故預防方案

建議相關工作者從如下思路出發，建立供用電安全事故預防方案：首先，應定期做好礦井電氣設備檢查、保養、維修，確保其運行狀態正常[6]；其次，檢修電氣元件的過程中，有必要為手持電動工具把手做好絕緣處理，同時，在檢修保養過程中，也應堅持使用頻率較低的電氣設備，以防把手帶電，引發用電安全事故；最后，為避免觸電、漏電等事故的發生，應嚴禁相關工作者將井下配電變壓器中性點直接接地，避免電源電壓過渡到人體電阻上，威脅作業人員的人身安全。

4.4.5建立礦井供電監測系統

在智能化、自動化轉型背景下，礦企可依托各種先進技術，構建礦井供電智能監測系統，以實時、全面地監測礦井供用電情況，將供電事故扼殺在萌芽狀態，保障礦井作業安全。該系統至少應具備如下幾點功能：遠程操作遙測功能、控制功能、報警功能、計算與存儲功能、顯示功能、密碼輸入及確認功能、報表與操作票打印功能[7]。其中，遠程操作遙測功能的主要作用是控制開關柜分、合閘，調整綜保數據值，如過載延時、漏電延時整定、負載電流值等；控制功能又具體包括一鍵恢復功能、定值分析校驗功能、保護定值校驗功能等；報警功能主要指的是越限報警與開關變位報警；計算與存儲功能的主要作用對象是電網功率總和、電量總和、全天負荷平均值等數據；顯示功能的主要作用對象是數據曲線、負荷功率圖等圖像。礦企可結合如上思路，構建礦井供電監測系統，實現對礦井供電情況的智能化管理，提升供電安全水平。

5結語

綜上所述，礦井供電系統具有技術集成性特點，進行安全管理有一定的難度。相關工作者應切實加強對礦井供電安全管理的研究，從技術、制度等多角度出發，提升礦井供電安全水平，加強對供用電安全隱患的排查及消除，將各種供用電安全事故扼殺至萌芽狀態，為礦井作業營造更為安全的環境，促進礦企的進一步發展。

參考文獻

[1]翟瑞軍.煤礦井下機電安全供電技術管理探析[J].石化技術，2020，27（9）：111-112.

[2]郁高會，任立敬，唐述發.提高煤礦供電系統安全可靠性技術研究[J].現代工業經濟和信息化，2020，10（7）：140-141.

[3]徐世華.對煤礦供電設備的安全防護與電氣保護技術研究[J].電氣技術與經濟，2020（1）：28-30.

[4] 劉晉強.煤礦安全管理存在的問題及應對措施[J].陜西煤炭，2019，38（5）：193-196.

[5]李育平.礦井開采過程存在的安全管理問題及應對措施分析[J].中國石油和化工標準與質量，2022，42（3）：68-70.

[6]徐夢隆. 基于絕緣參數辨識的礦井漏電保護研究[D].北京：中國礦業大學，2021.

[7]吳君. 礦井高壓安全供電智能保障技術研究[D].焦作：河南理工大學，2020.

作者簡介：王森（1981—），男，本科，工程師，信息主任，研究方向為安全管理。

顧鵬（1987—），男，本科，工程師，技術員，研究方向為安全管理。

韓波（1980—），男，本科，助理工程師，研究方向為安全管理。