煤矿井下电力监控及防越级跳闸系统的设计

郭一涵 ,张洁 ,吴孝超   

河南中平自动化股份有限公司   河南省平顶山市  467000

摘要：随着我国综合国力的不断提高，自动化控制技术的飞速发展，煤矿企业应用了越来越多的供电设备，显著提高了开采效率的同时，更好地保证了煤矿的资源的品质，推动了我国煤矿企业实现持续性发展。但煤矿行业作为我国传统能源支柱性产业，自动化控制技术在具体应用中也存在亟待完善的问题，给现场施工作业人员的人身安全带来了威胁。这要求煤矿企业在生产过程中，加强对供电系统的重视程度，严格按照电气保护要求设置相关防护措施，定期检修与维护相关设备，最大程度地避免设备故障，从而更好地推动我国煤矿供电设备的自动化发展。

关键词：煤矿井下；电力监控；防越级跳闸；系统设计

引言

煤矿电气设备在运行过程中，非常容易受到各种因素所带来的影响，出现不稳定问题。为了确保机电系统在运行过程中更加稳定，还要重视以及切实做好电气设备与供电系统保护工作。结合机电系统运行的主要特点，制定出更加完善、健全的供电保护方法与措施，站在管理、监护等多个角度，安排相关的工作。

1煤矿供电系统的特点

用电设备功率大。目前，越来越多的煤矿企业积极引进大型机械设备提高生产效率，更好地满足了各行各业对煤炭资源需求的同时，给供电系统运行安全性带来了更大的挑战。其原因在于大型机械化设备运行与负载的功率较大，且在启动及运行过程中会产生较大电流，相应增加了设备运行故障发生的概率。

冲击负载变化大。煤矿企业机械化设备的启动电流水平较高，甚至远远超出了额定电流。此外，有些设备的滞后功率因数较低，在一定程度上加重了煤矿供电系统的电压波动情况。同时，一些使用频率较高的设备在运行过程中也会出现较为明显的负载变化，对供电系统的稳定性造成了不利影响。

高压开关型号复杂。煤矿企业在引进新系统的同时会配套相应的高压开关，但由于在开关型号、等级、保护等方面缺乏较为统一的生产标准，导致每个厂家在生产过程中会有一定差异，给煤矿供电系统整定保护带来一定挑战，越级跳闸的问题时有发生。

2保护方法与措施

2.1对于供电系统展开定期检修

因为供电管理系统在实际运行过程中，非常容易受到多种因素带来的影响，发生各种各样的问题，如果相关工作人员并没有针对发生的主要原因进行仔细分析以及并未对故障进行及时处理，那么极小的故障必定会慢慢地扩大，最终酿成较大的事故，与此同时，也会给后期供电维修系统操作工作人员带来诸多的影响，因此，需要切实做好供电维修系统的检修维护工作，并且以定期的方式，做好此项工作。当工作人员参与维修系统作业过程中后，经过真正分析和检查后发现，供电系统出现问题和故障，则要第一时间分析故障出现的主要原因，再制定出科学的方法，将问题妥善解决，避免同样的故障再次发生。此外，相关企业还要针对供电系统操作管理工作人员进行专业培训，帮助他们学习以及掌握更多专业的知识和技能，大幅度提升他们的综合素养与工作能力。

2.2建立地面电力监控中心

完善的地面监控系统是确保井下施工作业安全运行的重要保障。通过通信服务器、电力监控设施以及视频服务器等设备的引进，结合适用于煤矿供电系统特点的监控模式，建立一套具有数据采集、运行状态监视、远程集中控制功能、故障报警记录和设备状态记忆存储等功能的电力监控系统，帮助煤矿企业相关技术人员建立较为完善的地面电力监控中心，一旦发生故障，可以更为及时地找到故障发生原因，并反馈给相关技术人员，从而更为有效地提出相应的解决方案，避免对煤矿企业的安全生产产生较大范围的影响。对电力质量要求高的矿井，可以增加高精度计量监测、专业图表分析工具、滤波分析工具和智能专家系统，用于提高电网质量。在高瓦斯煤矿，再增加应对瓦斯超限突出等突发灾害事故的电力安全预案预置远程操作功能，可用于处置重大安全事故；

2.3提倡规范管理制度及科学管理

日常生产煤矿应不断强化职工的思想观念，并掌握有效管理手段，以提高职工的工作效率、质量及机电设备在井下作业的效能。通过不断改进机电设备的管理和运行机制，煤矿的机电管理工作逐步向现代化方向发展。在经营过程中，企业应从传统人工经营向现代经营转变，首先应提升经营管理能力，改变经营理念。在日常工作中，应对一线人员进行持续的安全教育，提高其安全意识，并根据公司的安全培训工作，建立一套安全评估制度，奖励在日常工作中按照公司规定参加工作的人员，通过该方式增强员工对安全、品质的认识，也能激发其工作热情。为了避免安全事故的发生，必须建立一套“责任到人”的安全管理体系，让每一名一线人员均能标准化操作，提高机电设备的安全和工作效率。

2.4双回路供电方式

井下供电线路应尽量采用双回路供电方式，以降低对地面电气设备造成的冲击。如果供电线路电压等级不能够满足要求，则应当选用双电源供电方式，以确保地面和井下电气设备处于正常运行状态。煤矿井下线路敷设应当遵循严格的规程和规定，保证井下供电系统具有良好的通风条件，以减少供电系统对地面电气设备造成的冲击。例如，应当保证井下供电线路具有良好的通风条件、合理的电缆敷设方式、完善的监控措施以及相应的安全管理制度等。为了能够更加方便地对井下电气设备进行监控，应当设置远程监控系统，在地面变电所或者井下变电所内设置远程监控装置，通过实时监控电气设备运行情况、电气设备运行电压参数等信息，能够实现数据采集、技术分析、远程控制、故障声光预警、数据储存，实时在线电气参数并进行智能化分析，进一步保障了井下电气设备的运行安全。

2.5集中供电方式

矿井低压供电系统应当尽可能地采用集中供电方式，以减少供电系统在不同地点设置配电装置的数量，尽可能减少对地面和井下电气设备造成的冲击。为了能够更好地满足煤矿井下安全生产要求，煤矿企业应当建立健全相应的规章制度，加强日常管理工作。例如，在井下变电所内应当配置具有漏电保护功能的继电器，在地面变电所内应当配置具有漏电保护功能的断路器。变电所可以通过安装智能防越级跳闸继电保护技术和具有防越级跳闸功能的智能监控保护器，综合保护器具有远程分合闸、过载保护、短路保护、漏电保护、双屏蔽电缆绝缘监视、过压保护,欠压保护功能，能够可靠地完成煤矿电力高安全性要求的保护要求，并且具有掉电保持功能，便于维修人员了解故障发生时设备的状况，从而实现井下变电所高压供电系统的防止越级跳闸功能；同时安装监控分站，对监测节点采集的数据进行数据转换和计算处理后上传至地面监控中心处理，实现变电所内的高低压开关、综合保护器的在线监测、监控、挂牌闭锁等保护以及信息高效处理反馈。

结语

电气设备与供电系统在煤矿生产过程中扮演着主要的角色，其运行状态和作业过程的安全性、企业经济效益之间都有着紧密的联系和关系，在煤矿生产企业发展过程中，多种因素都极有可能会对电气设备和供电系统产生不同程度的影响，增加问题发生的可能性，这时技术工作人员需要将自己的作用全部发挥出来，凭借多年丰富的工作经验，进一步提高自己的安全防范意识，对于设备维护以及管理工作加强关注与重视，并且真正认识到两项工作展开的重要性，确保电气设备与供电系统在运行过程中不会发生失稳问题，为工作人员的人身安全以及企业的经济利益保驾护航。

参考文献

[1]苗南.煤矿井下低压供电系统安全隐患分析与预防措施[J].内蒙古煤炭经济,2022(11):118-120.

[2]韩向栋,魏良跃,董军,等.煤矿井下低压供电系统漏电保护的研究分析[J].中国设备工程,2022(04):158-159.

[3]刘万军.煤矿井下低压供电系统安全隐患分析及控制[J].内蒙古煤炭经济,2019(18):147+149.

[4]胡元存.煤矿井下低压供电系统安全隐患分析及控制[J].内蒙古煤炭经济,2019(18):163-164.

[5]张慧临.试析煤矿井下供电系统安全隐患及应对策略[J].能源与节能,2016(05):56-57.