煤矿供电安全浅谈
摘 要：煤炭行业是我国的支柱产业，我国能源消耗的三分之二都来自煤炭。伴随着煤炭开采量的不断增加，安全问题变得越来越突出，重、特大事故时有发生，再加上煤矿企业生产所具有的特殊作业环境，致使生产过程中潜在着比一般行业更大的危险性和不安全因素。电力是煤矿生产的主要能源。对煤矿企业安全、可靠、经济的供电，对安全生产以及提高经济效益等方面都有十分重要的意义。
关键词：双电源 中性点接地 自动重合闸
1 引言
山西作为产煤大省，近几年来由于煤电互用关系，煤矿用电负荷迅猛增长，由此引出的煤矿供电安全问题也成为供电公司的重点工作之一。国家安全生产监督管理局于2011年1月25日颁布了新的《煤矿安全规程》，下面就其中涉及电气安全的部分内容谈一下认识。
2 第四百四十一条
规程中第四百四十一条规定：矿井应有两回路电源线路。当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。年产60000t以下(不含60000t)的矿井采用单回路供电时，必须有备用电源。备用电源的容量必须满足通风、排水、提升等要求，并保证主要通风机等在10min内可靠启动和运行。备用电源应有专人负责管理和维护，每10天至少进行一次启动和运行试验，试验期间不得影响矿井通风等，试验记录要存档备查。
矿井的两回路电源线路上都不得分接任何负荷。
正常情况下，矿井电源应采用分列运行方式。若一回路运行，另一回路必须带电备用，以保证供电的连续性和可靠性。带电备用电源的变压器宜热备用;若冷备用，必须保证备用电源能及时投入正常运行，保证主要通风机等在10min内可靠启动和运行。
10kv及其以下的矿井架空电源线路不得同杆架设。
矿井电源线路上严禁装设负荷定量器。
2.1 煤矿负荷分类
本条文是关于矿井电源线路的规定要求。
煤矿属于井下开采，用电负荷大，井下条件差，但无论在什么条件下都必须满足通风、排水、提升等要求，否则，可能造成恶性事故。按照矿井电能用户和用电设备在安全生产中的重要性，将电力负荷分为三级。一级负荷指因供电突然中断，可造成人员伤亡或使重要设备损坏并在较短时间内难以修复，给企业造成很大损失的用户和设备。二级负荷指因供电突然中断，可给矿井造成大量减产或造成较大经济损失的用户和设备。三级负荷指因突然停电对煤矿生产没有直接影响的用户和用电设备。
2.2 煤矿双电源
煤矿两回路电源线路的必要性是由煤矿电力负荷的重要性所决定的。为了满足煤矿双电源供电要求以及配合我省煤矿安全生产专项整顿工作，加快解决煤矿双电源问题，规范煤矿双电源规划、建设行为，山西省电力公司专门研究制定了《山西省电力公司煤矿双电源规划建设指导意见》。意见中明确两回路电源可采取以下几种方式：由两个具有不同电源的不同站点分别提供的两路独立的专用供电线路;由具有两回或以上电源进线、具有两台或以上主变的同一站点的不同母线上分别提供的两路独立的专用供电线路;由上述类型站点提供的一回专用供电线路加一回在公用线路“t”接的独立的专用供电线路;由上述类型站点提供的两回公用线路上“t”接的两路独立的专用供电线路。
年产60000t以下的矿井多为个体经营的小煤矿，受条件限制，如地处偏僻遥远的山区，距离区域变电所或发电厂较远，单独铺设一条供电线路确实困难很大，往往不具备两回路供电电源线路的条件。为了保证矿井在供电电源因故障或其他原因停止供电时，仍能担负矿井保安负荷的需要，以保障人员、通风、排水等安全用电，必须设置一定容量的柴油发电机，以作为备用电源。
矿井的两回路电源线路上分接负荷有以下缺点：
(1)在矿井供电电源线路上分接其他负荷，必然使干线和电源的故障几率增加，造成矿井供电故障停顿率增加，从而影响矿井供电的安全性。
(2)矿井两回路电源线路互为备用，其中任何一回路有分接负荷，另一回路无分接负荷，在倒闸使用时，其对矿井的供电能力将不会一致，甚至有可能不能担负全矿井的负荷，从而影响矿井供电的可靠性。
2.3 煤矿电源运行方式
矿井电源采用分列运行方式指的是在正常工作时，矿井两回路电源线路都应同时运行。由于分列运行方式可以减少线路的电压损失和能量损失，当某一回路出现故障而导致某一段停电时，可以通过倒闸操作，迅速恢复重要负荷的供电，从而保证矿井供电的连续性和可靠性。实际情况是矿井双回路同时运行会增加运行成本，因此在我省许多地区煤矿变电站多采用一回运行，一回热备，在高压进线侧安装备用电源自投装置，当一回路故障跳闸时，由备用电源自投装置切换至另一回路，如此既可以保证供电可靠性，同时也减少了运行成本。
所谓变压器热备用指的是变压器平时一直带电;冷备用指的是平时一直不带电。为了缩短停电时间，减小事故的危害，控制灾害的范围，要求备用电源能及时投入使用，保证主要通风机等在10min内就能可靠启动并正常运行。
2.4 10kv及其以下的矿井架空电源线路不得同杆架设
目前，我国一些个体小煤矿地处偏远地区，有的采用10kv及其以下电源作为矿井进线电源，由于线路电压较低，为了节约线路架设费用，有的将两回路架空线路共同架设在一根电杆上，往往引发矿井灾难性事故。其缺点主要有三方面：
(1)如果电杆遭到破坏，两回路电源线路必然同时中断供电。
(2)由于两回路电源线路架设在同一电杆上，一般距离较近，当一线路遭到大风刮断、冰雹坠断或人为破坏出线折断现象时，较容易搭接到另一线路上，造成短路故障，同样使两回路电源线路供电中断。
(3)当一回路出现故障需进行检修时，受故障影响，两回路线路之间的安全距离被破坏，不得不中断另一回路的供电，使两回路的供电同时停止。
2.5 矿井电源线路上严禁装设负荷定量器
负荷定量器的作用是当用电负荷超过线路或电力部门限定的负荷量时，自动切断电源，停止供电。煤矿是一种高危行业，矿井停电后可能引发透水事故、火灾事故和提升事故。所以，煤矿一时一刻也不能停止供电。
3 第四百四十三条
第四百四十三条：严禁井下配电变压器中性点直接接地。
严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。
变压器三相绕组相连接的公共点称为中性点。由中性点引出的导线称为中性线。变压器三相绕组输出端之间的电压称为线电压;三相输出任一端与中性点之间的电压称为相电压。线电压是相电压的3倍。变压器中性点接地有如下优点：
(1)一台变压器可以输出两种电压，即线电压和相电压;
(2)三相对地电压不大于相电压;
(3)不存在短路接地故障;
(4)限制了三相对地分布电容。
虽然变压器中性点接地方式有上述优点，但是其在煤矿安全供电方面还是存在很大的隐患，此条规定主要考虑到以下三个因素：
(1)井下巷道狭窄，人体与带电设备和电缆接触几率多，人身触电电流大。因为变压器中性点接地的供电系统，三相对地电压即为相电压，人身触电电流为相电压与人身电阻的比值，井下空气潮湿，假设人身电阻r取1000 ,380v的供电系统，人身触电短路就可高达220ma,而30ma.s为人身触电安全电流，通过50ma就能致人死亡。(2)中性点接地系统里的单相触电比中性点不接地系统的危险性大。中性点接地系统短路电流很大，容易引起供电设备和电缆损坏或爆炸着火事故;同时，接地点产生很大电弧，容易引起瓦斯和煤尘爆炸事故。虽然在中性点不接地系统中发生单相短路时流入接地点的电流不大，但是为了尽快消除故障，以免长时间单相接地运行造成两相短路，通常在中性点不接地系统中应装设绝缘监视或接地保护装置，当单相接地时，及时发出信号，以便运行人员迅速采取措施。目前大多数矿井在主变各侧都装有在线监测装置。(3)如果供电系统存在漏电，那么中性点接地系统中的漏电电流比不接地系统中大，容易引起瓦斯爆炸或工作面的雷管被引爆。
4 第四百五十八条
第四百五十八条：直接向井下供电的高压馈电线上，严禁装设自动重合闸。手动重合闸时，必须先同井下联系。井下低压馈电线上有可靠的漏电、短路检测闭锁装置时，可采用瞬间1次自动复电系统。
该条的规定主要考虑井下瓦斯和人员触电的危险。如果下井电缆或受电设备存在电气故障，当装设有自动重合闸的情况下，电缆或电气设备会二次带电，可能造成故障进一步扩大，导致产生电火花一起瓦斯爆炸。再则井下空间狭窄，人体与电气设备和电缆接触的机会很大，二次重合闸也增大了人体触电的可能性。
井下低压电缆馈电线上如果有可靠的漏电、短路检测闭锁，防止重合闸，减少故障扩大，减少电气火花和漏电电流，防止瓦斯爆炸，在其他故障情况下，比如过流，缺相等轻微故障情况下采用一次自动复电不会产生更大故障。但井下一般很少用。
5 其它
《煤矿安全规程》中没有明确规定变电站保护需配备频率电压紧急控制装置。而且多数煤矿用户对这种安全自动装置抱有抵触情绪，其实他们是没有真正认识到这种紧急控制装置的作用：在上级供电系统发生低频低压事故时，煤矿高压变电站可通过低频低压减负荷装置按频率、电压分轮次快速切除一些不重要的负荷，如地面、生活等三级负荷，以尽快提升频率和电压，达到供电标准。这样做既为上级供电系统做了贡献，也可靠地保障了煤矿自身的保安负荷，确保不发生重特大事故。因此建议在煤矿高压变电站配备频率电压紧急控制装置。
6 结束语
由于最近几年矿难事故频频发生，对国家和人民的生产、生活活动造成了严重的影响，因此作为供电部门，我们应该为煤矿提供可靠、优质的电力资源，避免煤炭企业因电网原因发生重大安全事故，为煤矿的安全生产尽我们应尽的职责。
参考文献：
[1] 袁河津,宁尚根,施建达,等.《煤矿安全规程》修改条文及专家解读[m].江苏:中国矿业大学出版社,2010:224-232.
