浅析矿山企业生产环境对电气设备影响及措施

浅析矿山企业生产环境对电气设备影响及措施

陈旭

中钢集团山东矿业有限公司 山东兰陵 277700

摘要：分析某公司铁矿生产中的工业粉尘、空气湿度及气象环境对电气设备运行产生的不良影响及采取的预防措施，进一步说明如何做好矿山电气设备管理工作。

关键词：电气设备 工业粉尘 空气湿度 气象环境

前言

电气设备是工业企业安全生产的重要保障，其安全稳定运行对企业生产经营有着非常重要的作用。尤其是地下矿山企业，对电气设备的安全稳定运行有着更高的要求。在《金属非金属矿山安全规程》要求，地下矿山副井提升、通风、排水系统、井下中央变电所等关键负荷至少应敷设两条独立线路，其中井下中央变电所应引自地表主变电站（所）的不同母线段，以保证人员安全和矿井生产安全。

我公司是一家铁矿石采、选一体的地下矿山生产企业。自投产以来，严格按照规程要求《电力安全工作规程》和《金属非金属矿山安全规程》要求，做好电气设备运行管理和维护维修工作，实现了安全运行。

但是，由于铁矿石生产环境存在金属性粉尘积聚、井下空气湿度大等情况，而且矿区夏秋期间雷暴天气较多，对电气设备运行有着消极的影响，甚至引起电气设备故障的出现。因此，对于铁矿石生产企业生活环境对电气设备安全运行的影响，需要引起足够的重视，以确保矿山企业安全生产。

一、矿山工业粉尘的影响及预防措施

矿山工业粉尘，主要来源于矿石的破碎筛分和磨选过程，以及精矿产品堆存、销售运输等环节。工业粉尘严重危害人体健康，有毒的金属、非金属粉尘进人人体后，会引起中毒以至死亡。铁矿石生产期间产生的粉尘没有特定的毒性，但是长期吸入会引起矽肺，造成人体伤害。除了此以外，对于电气设备的运行危害也非常大。

1、影响电气设备散热

常见电气设备如变压器、电动机的冷却是由外壳或风道散热、风扇强迫冷却所完成的。其中风冷方式有自带风机或者外置风机两种情况。

我公司供矿系统包括破碎和筛分两大工序，在生产过程中产生大量粉尘。其主要设备破碎机、圆振筛、皮带输送机的电动机往往由于风道粉尘堵塞或电机外壳上粉尘堆积，使电动机的温升比其他生产系统高出10℃以上，造成电动机运行温度过高，承载能力下降，经常出现故障。

粉尘同时影响电气设备润滑质量。一旦电机粉尘清理不及时，轴承室内部窜入粉尘污染润滑脂后将降低润滑效果，无法对电动机起到保护作用，严重时造成轴承损坏。在监控不到位情况下，轴承长期过热运行引起润滑油脂瞬间燃烧气化膨胀。由于电机密封较严，会造成电机外壳、风机端盖炸飞的情况，对人员安全和设备运行造成伤害；或者引起电动机扫膛，绝缘降低，造成绕组匝间短路或者对地“放炮”，造成定子、转子严重损坏。

2. 引起电气设备绝缘降低

磁性铁矿粉尘有一定的导电性，粉尘在电气设备上沉降，减少了电气设备绝缘距离，破坏了电气设备绝缘强度。

同样出现在我公司供矿系统，1#运输皮带采用变频控制。在运行一段时间后，频繁报故障，经检查分析后变频器没有问题，后来怀疑谐波引起，在经过专业技术检测后也基本排除了该因素。在联系厂家分析后，最终判断为工作环境较为恶劣，引起误报。按照厂家指导，定期对变频器进行了彻底清扫，基本上排除了此类故障的发生。

3、造成电气设备接触不良

粉尘堆积存于电气开关的触头之间、电磁铁芯之间都会造成电气开关接触不良故障，尤其是在继电气一接触器控制电路中影响最大。电气控制系统动作不稳定，时好时坏，从而引起的单相运行触头粘连等现象时常造成设备事故的发生。

我公司井下粗破碎系统粉尘较大，其电控柜布置在设备附近的硐室内。破碎机电机为软启动。投产一段时间后，有一次运行时发现电机过流启动，无法正常进行模式切换。检查发现，中间继电器内部积尘较多，运行后没有正常反馈信号，造成主接触器无法闭合，启动失败。

4、解决措施

近年来，我公司积极践行新发展理念，积极加强各生产系统扬尘治理工作。灵活运用封堵抑尘、洒水除尘、喷淋降尘、设备集尘等多种治理方式，实现破碎、筛分、皮带输送系统的粉尘控制，产尘量较以前有大幅下降，在保障职工健康的同时，大大降低了设备故障率，文明生产有了很大改观。

同时，严格要求设备维护人员卫生清理工作，缩短清理周期，减少粉尘集聚；设备巡检人员加强设备温度检测，发现异常及时联系处理，有效避免了问题的发生。

二、矿山空气湿度的影响及预防措施

电力系统运行中，存在着较为普遍的放电现象，会对设备安全运行造成较大的影响。如果问题长时间得不到处理、电力设备带病运行，会产生严重的电力事故，造成设备损坏、生产停滞，引起较大的损失。如果正值值班人员巡检期间出现问题，则可能会造成职工身体伤害。

探寻电气设备特别是高压设备产生放电现象的原因，主要从两个方面去分析，进而采取措施进行预防。一是高压设备本身。主要涉及设计、制造、安装调试三个环节。一旦某一个环节出现问题，都有可能产生设备缺陷，引起放电现象等问题。作为地下矿山企业用户，我们要采购符合国家标准的产品，井下电气设备要有MA\KA等标志。产品到货后加强质量验收环节，设备安装严格按照施工规范执行，并通过系统调试发现隐患，确保系统正常运行，以杜绝问题的出现。

另外一个方面就是电气设备运行环境。比如天气、温度、湿度、海拔等。

我公司电气设备运行就深受空气湿度影响，不论地表设备还是井下设备，多次出现影响电气设备运行的情况。湿度偏高，降低了电气设备绝缘强度，空气中的水分附着在绝缘材料的表面，使电气设备的绝缘电阻降低，设备的泄漏电流大大增加，造成绝缘击穿，产生放电现象，产生电气故障。

35KV变电站，2009年投产后35KV配电室II段母线在2#主变断路器柜上口出现了放电声音。技术人员通过更换II段母线排进行更换并增加绝缘套管，依然没有完全解决母线放电的问题。进一步统计分析检查发现，每次长时间雨雪天气期间至结束后2天左右放电情况严重。在35KV配电室增加温湿度计发现，湿度超过30%，即出现放电情况，越潮湿越严重；低于该湿度，放电情况逐步缓解并消失。从而初步判断，II段母线放电问题就是空气湿度变化引起的。分析湿度超标的原因包括变电站35kv高压室为普通钢板门，没有密封措施；配电室与外部通风采用轴流风机，风机孔进风的同时存在水汽进入配电室可能性；II段高压母线放电部位位于配电室最内侧，容易积聚水汽却不易散出。针对以上情况，公司采取措施改善设备运行环境，控制高压室湿度，起到预防、控制高压开关柜放电的效果。一是在35kv配电室两个出入口增加密闭防火门，无特殊情况，35kv配电室封闭运行。采取防火泥、绝缘密封材料封堵进出线高压电缆孔、主变高压开关柜至主变室母线排进出口、轴流风机孔，减少内外空气对流。二是在不能确保对配电室完全封堵的情况下，申请增加大功率空调1台，配合温湿度计，定期开启加热或者除湿模式连续运行，降低雨雪天气时室内湿度。

2018年下半年至2019年夏季期间，公司范围内发生了多次连续雨雪天气，值班人员定期开启空调除湿模式或加热模式连续运行，降低雨雪天气时室内湿度。统计发现，几乎没有发生较明显的放电现象。

井下中央变电所或采区变电所，因通风不畅、湿度较大、温度较高，面临问题更加复杂。井下中央变电所初步设计安装时未加装通风机，闷热潮湿，虽然一次设备没有出现较为明显的问题，但是部分10KV高压断路器控制接触器经常出现受潮锈蚀的情况，导致分合闸操作失败。此问题经过分析后，在进出变电所门口增设通风机后，予以解决。-120、-320水平两个采区变电所隔爆开关停电后再次送电时，出现短路放炮。技术人员检查发现隔爆开关高压室吸入潮气后无法排除，高压触头间绝缘程度降低。后来增加了硅胶颗粒作为除湿剂并定期检查更换，避免了故障情况再次发生。

三、矿山气象环境的影响及预防措施

矿山建设要综合考虑自然条件，比如说气象环境。我公司所在地区属北温带大陆性季风气候，四季分明。降水多集中在7～9月份，占全年的70%。降雨时同步伴随着较多的雷暴天气，每年要经历2-3次较为严重的雷暴事件，时间跨度从整个夏季至秋末中秋前后。雷暴时持续时间长，能量卸放剧烈，给安全生产造成一定影响。其中，2015年9月遭遇雷暴，公司自动化系统包括电力系统综合保护柜所有通讯全部失败，公司各系统设备无法远程操作和监控。2016年雷暴直接击中架空线路，引起全矿停电。2017年、2018年、2019年，雷暴天气应急撤人。

为防止雷击侵害，公司建设初期建立了35KV变电站接地装置，要求接地装置的接地电阻不大于4欧姆。接地装置的主接地极为∠50X50X5,L=2500的镀锌角钢,主接地极埋深为顶部距地面0.7米,接地干线,接地支线分别采用-50X6和-40X5的镀锌扁钢,埋深为距地面0.8米,接地装置的连接一律采用焊接。正常非带电金属外壳,高压柜体、桥架和栏杆等均应可靠接地。

同时，在两路外部电源高压输电线路上方都安装了架空地线（避雷线）。 在线路上方出现雷云对地面放电时，雷闪通道首先击中架空地线，使雷电流进入大地，以保护导线正常送电。同时，架空地线还有电磁屏蔽作用，当线路附近雷云对地面放电时，可以降低在导线上引起的雷电感应过电压。架空地线必须与杆塔接地装置牢固相连，以保证遭受雷击后能将雷电流可靠地导入大地，并且避免雷击点电位突然升高而造成反击。

除此以外，应建立完善的应急管理体系，当雷暴天气时，应根据雷暴强度、降雨量安排安全生产工作。

1. 当天气预报出现雷暴天气、雨量强度较大时，应提前安排好值班人员，并要求将井下主排水系统水仓排至最低水位。

2. 当公司区域内24小时内连续观测降雨量达到50毫米，应尽快安排井下停产，组织人员从井下撤离。

3. 当雷暴造成电网动作、全网停电时，应尽快确定故障原因、故障部位、本电源能否及时恢复，如果不能及时恢复应尽快投切备用电源。

4. 进一步做好矿山电气设备管理工作

为进一步做好电气设备管理工作，避免人身伤害、设备损坏、财产损失，保障企业安全生产，我公司进一步采取以下措施。

1、电气作业人员严格进行相应的安全生产教育和岗位技能培训，经考试合格上岗，能够熟悉作业现场和工作岗位存在的危险因素、防范措施及事故紧急处理措施。作业时劳动防护用品应穿戴齐全规范，现场使用的安全工器具应合格并符合有关要求。

2、根据《电力安全工作规程》和《金属非金属矿山安全规程》要求，建立了完善的变电站（所）管理制度，对巡视检查、停送电、倒闸操作等电气作业进行规范，确保作业安全。

3、做好电气设备定期维护检查维护维修，特别是每年汛期前应认真开展电力设备预防性试验，对及时发现、诊断设备缺陷起到重要作用。发现设备缺陷、发生电气事故及时处理分析，避免设备长期带病运行。

4、应用智能电网管理系统及计算机网络通信技术，远程控制开关柜的通断，实时监控电流、电压、功率等系统参数及变电系统的运行状态，一旦出现问题可自动切除故障设备并报警，实现变电所的无人值守，变电所内各方位安装视频监控，增加系统的可靠性、安全性。

目前，我公司已经建成集智能电网管理、排水智能监控、通风控制、提升系统管控等为一体的中央集控系统，实现提升、变电站（所）、水泵房、风机站、空压机房等场所的无人值守，达到减员增效、提高系统本质安全性的目的，形成一站式矿山，一键式生产管理系统。

结束语

近年来，矿山企业紧跟社会发展步伐，积极践行环保理念，在智慧矿山和绿色矿山建设等方面取得了长足的进步，设备管理运行方式实现了创新，为电气设备运行创造了良好的环境。

参考文献：

1. 浅谈湿度对水利枢纽坝体内电气设备的影响,王迦南，马志明；

2. 高压开关柜内部受潮放电的原因分析及处理措施， 蔡楚宝，周长城，黑龙江科学，2013年 第9期；

3. 粉尘对电气设备的危害及其防治， 裴学义，工业安全与防尘，1999年第一期；