井下运输供电系统的易发故障分析及防范措施研究

井下运输供电系统的易发故障分析及防范措施研究

李腾

招远市昌盛爆破工程有限公司    265400

摘要：井下运输中供电系统属于主要部分，通过供电系统确保井下与井上之间的正常运行，然而，供电系统本就需要定期维护，在使用过程存在诸多易发故障，若未及时采取措施必然会造成一定损失与威胁。基于此，本文以井下运输供电系统为核心，先行剖析易发故障原因与类型，继而提出易发故障的防范要求与措施，以供参考。

关键词：井下运输；供电系统；易发故障；防范措施

引言：井下环境相对湿度大，空气中含有瓦斯和煤尘，环境恶劣，因此，必须安装各种防护装置，以保证生产安全。这些装置需要通过供电系统实现上下运输，然而，电缆和电动机是井下运输供电系统中的薄弱环节，当电缆绝缘老化或机械损坏时，可能引起电力系统两相或三相短路，电机过载时会产生过载电流。超载会使电气设备和电缆发热，降低其绝缘性，甚至导致井下火灾或爆炸。因此，电力系统必须有过流保护装置，及时排除过流故障。此外，由于井下作业环境的特殊性，为保证井下管网的安全运行，供电系统还必须提供电压保护。

一、井下运输供电系统的易发故障原因

井下运输供电系统中，6kV/10kV分为一次电源和二次电源，应用最广。一级系统相对简单，布局直观，井下布局操作方便；但二级系统相对复杂，需要在电路中安装各种继电保护装置、自动控制装置和具有不同功能的二次回路。正是由于这些设备，电路有许多操作程序容易出问题。因此，在井下电力系统中，必须正确、合理地配置继电保护装置和自动控制装置，使这些装置能够准确、及时地控制电路，保证整个电力系统的正常运行[1]。

二、井下运输供电系统的易发故障类型

井下运输供电系统结构和运行相对复杂，受不同因素影响，存在不同程度的安全隐患。这些隐患一旦被忽视，将造成严重后果，给井下作业造成重大损失，引发一系列安全隐患。要解决这些问题，首先要正确、全面地认识。井下供电可能引发的问题包括供配电系统不稳定、静电火花引发的安全事故、电能质量问题、雷雨漏电等。具体分析如下：

（1）火灾事故。如果井下供电线路或用电设备发生间接短路，用电设备长期超负荷运行，可能会导致不透水导体温度继续升高，引起火灾。火花和电弧会燃烧绝缘材料、木质材料和气体，从而引起火灾。引发火灾的主要原因是与导线接触不良，与电网接触面积增大，电流通过时电流温度升高。井下电气设备长期在潮湿环境下运行，绝缘油易吸水，导致绝缘子综合性能劣化，产生短路、烧葱、烧油、分解氢等电弧在高温下容易起弧。此外，用于井下照明的白炽灯长期被煤尘覆盖，减少热量输出。当温度升高时，就容易引起火灾[2]。

（2）漏电、触电事故。井下空气湿度比较大，长期处于潮湿环境中的电气设备绝缘容易损坏，还可能被落石损坏，容易导致漏电、断电事故。当工作人员触摸带电物体或靠近高压电线时，将会受到电流的影响。此时，电流流过身体。损坏包括与正常带电体接触和与部分带电泄漏体接触。为防止触电事故的发生，应重视井下电气设备的设计、制造、安装和维修，确保用电安全。

三、井下运输供电系统易发故障的防范要求

在对井下运输供电系统易发故障进行防范时，应当遵守以下要求：（1）稳定要求。如果井下电力供应中断，这不仅会影响生产，还会导致严重事故，如气体积聚和油井洪水，严重时会对人员造成威胁。为了确保供电过程的持续性，应利用双向电源实现持续供电，这样，当一个电源发生故障时，另一个电源可以正常发电，以确保通风、排水和生产的正常运行。（2） 安全要求。安全是指在能源分配、供电和使用过程中，不发生人身触电事故和设备事故、火灾和爆炸事故。特别是在特殊工作条件下，上述事故发生的可能性更大。因此，必须严格遵守相关规定，以确保安全供电。（3） 经济要求。最小化公司在变电站和电网中的投资；尽量减少设备、材料和有色金属的消耗；将功耗和维护成本降至最低[3]。

四、井下运输供电系统易发故障的防范措施

1.预防电网电流故障

（1） 加强电气设备的管理和维护。工作人员应定期检查和测试电气设备。必须立即更换不合格的设备。确保设备100%符合标准。（2） 电线、电缆连接器和电气部件封装在固定外壳中。电气设备外壳和电气设备外壳之间安装有可靠的机械锁，以有效防止电压保持引起的电气事故。3） 对于不能封闭在车体内的开放电线，如电力机车的架空线路，应按照相关规定安装一定高度，以避免人员接触。（4） 增加具手柄部位的绝缘效果。手柄在正常情况下未充电，但如果充电部分的绝缘层损坏，手可能会与电产生直接接触，导致触电事故。因此，必须在手柄上添加一层绝缘套管，以形成双重保护。（5）对于具有大通道的电气设备，使用较低的额定电压。例如，手钻、照明和信号装置的额定电压不得超过127 V，各种地下控制电路的额定电压应限制在12至42 V之间的安全电压。（6）地下配电变压器的中性点不得直接接地，以减少泄漏或电流。如果在中性点使用直接接地的地下电网，泄漏或电流物理效应的情况可能不同。

2.预防井下火灾发生

(1)正确选择电气设备。由于井下作业条件特殊，应采用专业的电气设备，瓦斯以及防爆电气设备。电气设备无煤尘沉积时表面最高温度不得超过450℃，有煤尘沉积时不得超过150℃，以确保使用安全。为防止电缆着火，应选用山地阻燃电缆，并严格按照规范进行连接和安装。(2)矿用电气设备应采取过电压、过电压、漏电和接地保护措施。井下高压电动机和电力变压器应有短路、过载、接地和低压保护。井下变电站、移动变电站或配电点的馈线输出必须安装短路、过载和漏电保护装置。电气灭火系统安装在矿用配电箱、配电箱内，与残余气体保护装置配套使用。可实时检测电源线主线和副主线上的剩余电流。当出现异常时，能及时发出声光报警，形成完整的“整体监控，局部断开”的漏电保护系统。低压电机控制必须具有扭矩过载。单相断开胎面和远程控制。井下配电网必须配备超值设备。短路保护装置。所有电压超过36V和因地质破坏而具有潜在危险电压的电气设备都应适用于外壳和结构，钢带、铅板或包覆电缆的保护壳必须有保护接地。(3)提高过流保护的速度和灵敏度。选择性和可靠性。为了确保在短路故障的情况下保护装置的可靠操作，可以根据系统的操作人为地增加短路电流，并且可以清楚地区分启动电流和短路电流，以满足过电压保护的选择性和可靠性，通过在电力线路中连续接入电抗器来解决过压断线问题[4]。

3.预防漏电触电风险

由于潜在因素与环境特殊性，电力泄漏和人身伤害的可能性远远高于地球上的其他行业。因此，必须采取有效措施防止此类电气事故。根据井下具体情况，应通过以下方法进行规避：（1）加强井下电气设备的管理和维护，定期检查和测试电气设备，并立即更换性能指标不符合要求的设备。（2） 接线牢固无毛刺，松紧装置正常，接线方法正确。（3） 电气设备的维护必须按照规定进行，并在维护后仔细检查。不要将导体如工具块留在电器中。（4） 井下配电变压器的中性点不得直接接地，以减少泄漏或电流。如果在中性点使用直接接地的井下电力系统，泄漏或电流物理效应的情况可能不同。当泄漏电流和过电压电流到达接地时，它们通过接地电极直接返回变压器的中性点。（5） 安装泄漏保护装置。漏电保护装置应能持续监测电网绝缘状态，并在电网绝缘电阻降至设定值时迅速断开电源。

4.科学制定应对策略

（1）稳定的供配电系统。井下电力系统的设计应考虑到变压器应有足够的剩余功率。变压器剩余功率由总功率决定，变压器的功率必须超过总功率的20%。有关部门应当对变压器的使用情况进行现场监督，严禁非法装车，并检查其电气设备的锁定设置，尤其是网络接口，应当双回路电源。以上任何一项不合格者，将被取消作业资格，直至设备合格。

（2）加强电气设备的电气保护。过电流保护、漏电保护和接地保护是运输设备的三种电气保护。电源保护在基板的安全生产中起着非常重要的作用。不遵守保护要求可能会导致保护断开故障、不正确断开或扩展保护断开范围。严重时，可能导致井下天然气快速增长、天然气堆积，甚至对人员安全构成严重威胁。因此，可以通过集成电路技术、计算机软硬件、可靠性和电磁兼容性技术、网络和现场总线技术、液晶显示技术、结构技术、表面处理技术等。充分使用。启动智能保护系统，加强设备电气保护。

（3）加强日常供电和供电维护工作的监管。一是加强机电控制，防止井下电器发生爆炸，定期对电力线路设备进行维护检测；二是确保所有类型的设备都得到充分可靠的保护，并定期进行测试；三是安装灵敏可靠的过电压、漏电和接地保护，并定期检查和测试；四是按照法律要求配备可靠的核电站，并定期检查所有闭锁装置是否灵敏可靠，防止未经授权的电力传输；五是井下照明和信号设备提供保护，以确保电力系统和设备的安全可靠运行。

结束语：总而言之，井下运输应了解供电系统的重要作用，适当增加投资力度，强化相关人员用电意识，完善供电服务管理，严格执行管理制度，第一时间确定问题所在，消除供电事故隐患。同时，要研究和引进新的方法和技术，保证供电的质量和可靠性，提高和保障井下作业效率。

参考文献：

[1]廉天雪．地铁供电系统中刚性接触网常见故障和防范措施解析[J]．砖瓦世界，2020，(40)：0186-0186.

[2]刘延普，廉韦龙，苗席.地铁供电系统中刚性接触网的常见故障及防范措施[J].安防科技，2021，000(021)：96-96.

[3]乔少波，王宏科，李玉良，夏护国.液压支架易发故障探讨及维修措施[J].设备管理与维修，2021(18)：86-88.

[4]焦美强，陈青，曹晓罡.井下皮带运输机常见故障分析及处理研究[J].当代化工研究，2020，0(8)：93-94.