刘磊

摘 要：随着煤矿规模及开采强度的增加，对煤矿井下供电设施及电气设备的使用需求不断增加。这里描述了我国煤矿发展及其制约因素的现状，分析了目前煤矿井下供电系统及电气设备所存在的问题，提出了煤矿供电系统及电气设备安全运行与智能管理的改进技术，表明了对于煤矿供电系统和电气设备的合理化建议，为煤矿的发展及安全有效开采提供了技术的保障。

关键词：煤矿 供电系统 电气设备 改进技术

0 引言

我国是煤炭生产及消耗大国，随着开采时间的增加，目前大部分煤矿面临着开采环境复杂，开采深度大的难题，由此带来了很多地质灾害，我国许多煤矿属于高瓦斯矿井，所以瓦斯爆炸、突出等事故频发，其中由于供电系统引发的事故不占少数，所以煤矿井下供电系统及电气设备的安全运行是煤矿亟需解决的难题。

煤矿供电系统是煤矿开采的主要动力来源，人力开采煤炭的时代已经结束，煤炭的自动化、智能化机械开采不断发展，在矿井恶劣的开采环境下，对井下供电系统及电气设备的安全性能和供电能力有了更高的要求。

目前，煤矿的经济效益处于“寒冬”季节，所以煤矿要尽最大努力来减少开采成本，在煤炭开采过程中，电能的消耗占据了很大一部分成本[2]，尤其是在机械化程度较高的煤矿，包含了运输机、采煤机、转载机和刮板机等。

1 煤矿供电系统与电气设备所面临的问题

1.1 供电系统

煤矿因供电系统问题而发生不同程度的安全事故屡见不鲜，给煤矿安全生产带来了极大的安全隐患，其中包含的主要问题如下：

（1）供电距离长

随着煤矿的发展，其开采规模不断扩大，导致了井下的长距离电压输送，这引发了两个安全问题，其一是长距离电缆的安全，电缆发热、电缆绝缘性等；其二是远距离端电压的降低。我们知道，随着电缆长度的增加，电压降值会随之增大，导致远端馈电现象，而电机设备的馈电承受程度有限，在馈电情况下长时间进行大功率作业，带来了很大的安全隐患。

（2）继电保护级数多

井下供电系统大多采用的是铜线电缆，阻抗较小，所以各级之间的电流相差较小，不利于继电保护的整定。同时，繁多的继电保护级数，每一个保护级需要一个整定值，往往这个值的设定不合理，所以，当故障发生时，极易发生越级跳闸的现象。

（3）供电电源

基于煤矿井下复杂的地质情况，所以《煤矿安全规程》规定，矿井应具备两个回路的电源线路，同时，两回路应来自不同的电网或变电站。但是，许多煤矿，不注重这方面的安全问题，常常引起因变电站等的检修而导致煤矿的长时间断电，根據煤矿安全规定，如果风机停止供风超30min即为重大事故，所以很多煤矿存在电源设置不合理的现象。

1.2 电气设备

（1）电气设备陈旧

许多煤矿为节约成本，长时间不更换电气设备，导致设备比较落后，在故障发生时不能或不及时预警及断电，因此引发安全事故。

（2）电气设备不符合技术标准

同样也是为了节约成本，煤矿电气设备如：电缆、电闸等截面积不符合供电电流标准，导致在供电过程中出现大量发热及烧毁等事故，为安全和供电稳定性带来挑战。

2 供电及电气改进技术

2.1 煤矿双电源供电系统

增加继电保护系统，在煤矿的安全生产中，继电保护可以有效防止因短路或者各种故障而造成供电系统和电气设备的损坏，同时还可以减少人员伤害和安全事故的发生。继电保护就是监测线路及设备的异常信息，当突发信息达到一定值时，就会做出判断，执行跳闸或其他保护措施。

设计备用电源自动接入装置，即当线路发生故障时，设备可以将备用电源自动接入，进行供电，实现了供电系统的供电连续性和稳定性，有效保障了用电机械的不间断供电。将继电保护和自动接入装置同时应用到供电系统，可以实现煤矿供电系统的安全、可靠、稳定运行。

2.2 供电设备监测系统

基于多台微型计算机、光纤网络和集成电路形成监测自动化系统，用于采集数据和信息，并进行分析和判断，最后做出指令。监测系统的建立，可以有效提高煤矿供电系统的安全性能；提高电力人员对输电系统的管理能力，对电力系统进行不间断的数据监测；提高管理人员的调度能力，监测数据及时反馈到控制中心，供管理人员参考与分析；减少人员工作量、提高工作效率，另一方面，也可以有效节省煤矿的开支，产生更大的经济效益。

2.3 电气节能系统

提出了煤矿全局无功优化技术、煤矿电能的监测与管理技术、低压无功与谐波补偿技术，将三种技术应用到煤矿供电系统，可以实现煤矿的电能节约，减少煤矿经济支出。

同时，系统应满足实时性、可靠性及人机交互性，实时性即数据的采集、监测和反馈要及时，以便相关人员作出分析、判断和处理；可靠性即系统应保证长时间的稳定运行，而不会出现内部故障；人机交互性即系统应把采集数据友好、方便地呈现给使用人员，同时使用人员可以对系统进行安全控制。

3煤矿供电系统及电气设备的建议与展望

煤矿井下地质条件复杂，具有较高的安全风险，不同于地面供电，井下供电的设计、物件基础、检修和升级换代，要比地面供电系统更加科学严谨，不能一味注重节约成本，会带来更多的安全隐患。

为促进煤矿的安全、有效开采，相关人员有必要提高对煤矿井下供电系统及电气设备的安全性和可靠性的重视，全面总结在供电及用电过程中可能存在的安全隐患，对于检测到的故障，一定不能小觑，踏踏实实从源头抓起，提高安全意识。要不断发展科学技术手段，为煤矿供电系统及电气提供理论基础，尽量减少供电过程中因技术问题而引起的安全隐患。

参考文献：

[1] 李慧敏. 煤矿供电技术及井下电气的几点探讨[J]. 能源与节能， 2018（08）： 107-108.

[2] 赵帅. 煤矿供电系统和电气设备保护的技术研究探讨[J]. 机械管理开发， 2016， 31（10）： 180-181.

[3] 张升华. 煤矿供电设备的安全防护与电气保护技术分析[J]. 中小企业管理与科技（上旬刊）， 2016（06）： 186-187.