煤礦供電安全淺談
摘 要：煤炭行業是我國的支柱產業，我國能源消耗的三分之二都來自煤炭。伴隨著煤炭開采量的不斷增加，安全問題變得越來越突出，重、特大事故時有發生，再加上煤礦企業生產所具有的特殊作業環境，致使生產過程中潛在著比一般行業更大的危險性和不安全因素。電力是煤礦生產的主要能源。對煤礦企業安全、可靠、經濟的供電，對安全生產以及提高經濟效益等方面都有十分重要的意義。
關鍵詞：雙電源 中性點接地 自動重合閘
1 引言
山西作為產煤大省，近幾年來由于煤電互用關系，煤礦用電負荷迅猛增長，由此引出的煤礦供電安全問題也成為供電公司的重點工作之一。國家安全生產監督管理局于2011年1月25日頒布了新的《煤礦安全規程》，下面就其中涉及電氣安全的部分內容談一下認識。
2 第四百四十一條
規程中第四百四十一條規定：礦井應有兩回路電源線路。當任一回路發生故障停止供電時，另一回路應能擔負礦井全部負荷。年產60000t以下(不含60000t)的礦井采用單回路供電時，必須有備用電源。備用電源的容量必須滿足通風、排水、提升等要求，并保證主要通風機等在10min內可靠啟動和運行。備用電源應有專人負責管理和維護，每10天至少進行一次啟動和運行試驗，試驗期間不得影響礦井通風等，試驗記錄要存檔備查。
礦井的兩回路電源線路上都不得分接任何負荷。
正常情況下，礦井電源應采用分列運行方式。若一回路運行，另一回路必須帶電備用，以保證供電的連續性和可靠性。帶電備用電源的變壓器宜熱備用;若冷備用，必須保證備用電源能及時投入正常運行，保證主要通風機等在10min內可靠啟動和運行。
10kv及其以下的礦井架空電源線路不得同桿架設。
礦井電源線路上嚴禁裝設負荷定量器。
2.1 煤礦負荷分類
本條文是關于礦井電源線路的規定要求。
煤礦屬于井下開采，用電負荷大，井下條件差，但無論在什么條件下都必須滿足通風、排水、提升等要求，否則，可能造成惡性事故。按照礦井電能用戶和用電設備在安全生產中的重要性，將電力負荷分為三級。一級負荷指因供電突然中斷，可造成人員傷亡或使重要設備損壞并在較短時間內難以修復，給企業造成很大損失的用戶和設備。二級負荷指因供電突然中斷，可給礦井造成大量減產或造成較大經濟損失的用戶和設備。三級負荷指因突然停電對煤礦生產沒有直接影響的用戶和用電設備。
2.2 煤礦雙電源
煤礦兩回路電源線路的必要性是由煤礦電力負荷的重要性所決定的。為了滿足煤礦雙電源供電要求以及配合我省煤礦安全生產專項整頓工作，加快解決煤礦雙電源問題，規范煤礦雙電源規劃、建設行為，山西省電力公司專門研究制定了《山西省電力公司煤礦雙電源規劃建設指導意見》。意見中明確兩回路電源可采取以下幾種方式：由兩個具有不同電源的不同站點分別提供的兩路獨立的專用供電線路;由具有兩回或以上電源進線、具有兩臺或以上主變的同一站點的不同母線上分別提供的兩路獨立的專用供電線路;由上述類型站點提供的一回專用供電線路加一回在公用線路“t”接的獨立的專用供電線路;由上述類型站點提供的兩回公用線路上“t”接的兩路獨立的專用供電線路。
年產60000t以下的礦井多為個體經營的小煤礦，受條件限制，如地處偏僻遙遠的山區，距離區域變電所或發電廠較遠，單獨鋪設一條供電線路確實困難很大，往往不具備兩回路供電電源線路的條件。為了保證礦井在供電電源因故障或其他原因停止供電時，仍能擔負礦井保安負荷的需要，以保障人員、通風、排水等安全用電，必須設置一定容量的柴油發電機，以作為備用電源。
礦井的兩回路電源線路上分接負荷有以下缺點：
(1)在礦井供電電源線路上分接其他負荷，必然使干線和電源的故障幾率增加，造成礦井供電故障停頓率增加，從而影響礦井供電的安全性。
(2)礦井兩回路電源線路互為備用，其中任何一回路有分接負荷，另一回路無分接負荷，在倒閘使用時，其對礦井的供電能力將不會一致，甚至有可能不能擔負全礦井的負荷，從而影響礦井供電的可靠性。
2.3 煤礦電源運行方式
礦井電源采用分列運行方式指的是在正常工作時，礦井兩回路電源線路都應同時運行。由于分列運行方式可以減少線路的電壓損失和能量損失，當某一回路出現故障而導致某一段停電時，可以通過倒閘操作，迅速恢復重要負荷的供電，從而保證礦井供電的連續性和可靠性。實際情況是礦井雙回路同時運行會增加運行成本，因此在我省許多地區煤礦變電站多采用一回運行，一回熱備，在高壓進線側安裝備用電源自投裝置，當一回路故障跳閘時，由備用電源自投裝置切換至另一回路，如此既可以保證供電可靠性，同時也減少了運行成本。
所謂變壓器熱備用指的是變壓器平時一直帶電;冷備用指的是平時一直不帶電。為了縮短停電時間，減小事故的危害，控制災害的范圍，要求備用電源能及時投入使用，保證主要通風機等在10min內就能可靠啟動并正常運行。
2.4 10kv及其以下的礦井架空電源線路不得同桿架設
目前，我國一些個體小煤礦地處偏遠地區，有的采用10kv及其以下電源作為礦井進線電源，由于線路電壓較低，為了節約線路架設費用，有的將兩回路架空線路共同架設在一根電桿上，往往引發礦井災難性事故。其缺點主要有三方面：
(1)如果電桿遭到破壞，兩回路電源線路必然同時中斷供電。
(2)由于兩回路電源線路架設在同一電桿上，一般距離較近，當一線路遭到大風刮斷、冰雹墜斷或人為破壞出線折斷現象時，較容易搭接到另一線路上，造成短路故障，同樣使兩回路電源線路供電中斷。
(3)當一回路出現故障需進行檢修時，受故障影響，兩回路線路之間的安全距離被破壞，不得不中斷另一回路的供電，使兩回路的供電同時停止。
2.5 礦井電源線路上嚴禁裝設負荷定量器
負荷定量器的作用是當用電負荷超過線路或電力部門限定的負荷量時，自動切斷電源，停止供電。煤礦是一種高危行業，礦井停電后可能引發透水事故、火災事故和提升事故。所以，煤礦一時一刻也不能停止供電。
3 第四百四十三條
第四百四十三條：嚴禁井下配電變壓器中性點直接接地。
嚴禁由地面中性點直接接地的變壓器或發電機直接向井下供電。
變壓器三相繞組相連接的公共點稱為中性點。由中性點引出的導線稱為中性線。變壓器三相繞組輸出端之間的電壓稱為線電壓;三相輸出任一端與中性點之間的電壓稱為相電壓。線電壓是相電壓的3倍。變壓器中性點接地有如下優點：
(1)一臺變壓器可以輸出兩種電壓，即線電壓和相電壓;
(2)三相對地電壓不大于相電壓;
(3)不存在短路接地故障;
(4)限制了三相對地分布電容。
雖然變壓器中性點接地方式有上述優點，但是其在煤礦安全供電方面還是存在很大的隱患，此條規定主要考慮到以下三個因素：
(1)井下巷道狹窄，人體與帶電設備和電纜接觸幾率多，人身觸電電流大。因為變壓器中性點接地的供電系統，三相對地電壓即為相電壓，人身觸電電流為相電壓與人身電阻的比值，井下空氣潮濕，假設人身電阻r取1000 ,380v的供電系統，人身觸電短路就可高達220ma,而30ma.s為人身觸電安全電流，通過50ma就能致人死亡。(2)中性點接地系統里的單相觸電比中性點不接地系統的危險性大。中性點接地系統短路電流很大，容易引起供電設備和電纜損壞或爆炸著火事故;同時，接地點產生很大電弧，容易引起瓦斯和煤塵爆炸事故。雖然在中性點不接地系統中發生單相短路時流入接地點的電流不大，但是為了盡快消除故障，以免長時間單相接地運行造成兩相短路，通常在中性點不接地系統中應裝設絕緣監視或接地保護裝置，當單相接地時，及時發出信號，以便運行人員迅速采取措施。目前大多數礦井在主變各側都裝有在線監測裝置。(3)如果供電系統存在漏電，那么中性點接地系統中的漏電電流比不接地系統中大，容易引起瓦斯爆炸或工作面的雷管被引爆。
4 第四百五十八條
第四百五十八條：直接向井下供電的高壓饋電線上，嚴禁裝設自動重合閘。手動重合閘時，必須先同井下聯系。井下低壓饋電線上有可靠的漏電、短路檢測閉鎖裝置時，可采用瞬間1次自動復電系統。
該條的規定主要考慮井下瓦斯和人員觸電的危險。如果下井電纜或受電設備存在電氣故障，當裝設有自動重合閘的情況下，電纜或電氣設備會二次帶電，可能造成故障進一步擴大，導致產生電火花一起瓦斯爆炸。再則井下空間狹窄，人體與電氣設備和電纜接觸的機會很大，二次重合閘也增大了人體觸電的可能性。
井下低壓電纜饋電線上如果有可靠的漏電、短路檢測閉鎖，防止重合閘，減少故障擴大，減少電氣火花和漏電電流，防止瓦斯爆炸，在其他故障情況下，比如過流，缺相等輕微故障情況下采用一次自動復電不會產生更大故障。但井下一般很少用。
5 其它
《煤礦安全規程》中沒有明確規定變電站保護需配備頻率電壓緊急控制裝置。而且多數煤礦用戶對這種安全自動裝置抱有抵觸情緒，其實他們是沒有真正認識到這種緊急控制裝置的作用：在上級供電系統發生低頻低壓事故時，煤礦高壓變電站可通過低頻低壓減負荷裝置按頻率、電壓分輪次快速切除一些不重要的負荷，如地面、生活等三級負荷，以盡快提升頻率和電壓，達到供電標準。這樣做既為上級供電系統做了貢獻，也可靠地保障了煤礦自身的保安負荷，確保不發生重特大事故。因此建議在煤礦高壓變電站配備頻率電壓緊急控制裝置。
6 結束語
由于最近幾年礦難事故頻頻發生，對國家和人民的生產、生活活動造成了嚴重的影響，因此作為供電部門，我們應該為煤礦提供可靠、優質的電力資源，避免煤炭企業因電網原因發生重大安全事故，為煤礦的安全生產盡我們應盡的職責。
參考文獻：
[1] 袁河津,寧尚根,施建達,等.《煤礦安全規程》修改條文及專家解讀[m].江蘇:中國礦業大學出版社,2010:224-232.
