矿山井下安全用电技术问题及应对措施.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：纪玉鑫（1987），男，汉族，本科学历，职称：工程师，研究方向为电气自动化。-130-矿山井下安全用电技术问题及应对措施 纪玉鑫 抚顺罕王上马矿业有限公司，辽宁 抚顺 113001 摘要：摘要：通常情况下，矿山井下电气类设备未能按规程安装及正确使用是引起各类井下电气安全事故的起因，危害极大。任何一种设备的安全问题，都有可能给矿山的安全造成不可预知的危险。近年来在矿井中发生的一些安全事故，大多与地下矿山电气设备不按标准规程使用相关。所以，要防止此类电气设备的安全事故，就需要采取行之有效的措施，以期对矿山井下漏电、触电等事故的发生提供有益的建议，从而推动矿山行业的安全、健康发展。本文就此进行了探究。关键词：关键词：矿山井下；安全用电技术；矿山用电 中图分类号：中图分类号：TD608 0 引言 井下以及向井下供电的变压器，中性点不接地，低压配电系统应采用 IT 系统。在低压电力系统中，设有漏电保护器和绝缘监控器。所有电气设备都要做好保护接地工作。对井下电气安全工艺管理制度进行定期监督。选用符合规程的电气设备及符合标准的安装工艺，可以从根本上解决矿山井下电气安全问题。同时，要加强对职工的管理，增强他们的安全意识，让他们对用电的重要性有更深的认识。在日常的工作中，严格按照设备操作规程的要求进行操作，并选派五职矿长中的机电负责人，定期做好电力系统的维护检查工作，对矿山井下的安全用电有着深远的影响。只有对井下用电进行科学改进和深化管理，才能更好地保证矿山井下的用电安全，减少矿山井下的安全事故。1 矿山井下用电事故常见类型和事故机理 1.1 线路过载（过流）线路超载往往是由于与线路相连的电气装置负载过重，引起线路电缆产生强烈的热量，极易引起电缆（如塑料、橡胶、纤维编织物等）的自燃，从而引起火灾沿着电缆传播。电缆的最大载流量一般由导线材料、截面截面和铺设情况所确定，根据井下负荷情况选用合适规格的电力电缆敷设电力线路极为重要。为避免电缆自燃导致安全事故，新版金属非金属矿山安全规程中要求井下应采用低烟低卤、低烟无卤的阻燃电缆。1.2 线路漏电 在一般条件下，电力线路是通过绝缘的方式从地面上分离出来的，并且线路与大地不存在回路。但是，在井下部分狭窄潮湿的环境中，由于存在着岩石、潮湿的空气、水或其它不正常的重叠通道，导致了泄漏电流的发生。泄漏电流不但导致电力损耗、相间短路，破坏电网电压均衡，而且在漏电局部产生高电势，对人体构成人身伤害。1.3 线路短路 线路的短路是由于电缆或线路各相间发生意外短接事故。短路极其危险，当短路时，其电流几乎是无限大，不但会烧坏电线和电气装置，而且还会因为瞬时过高的温度而引起的电弧烧伤人体。在矿山井下电力系统中，由于发生短路，极易造成电气设备损坏，电力系统的瘫痪，甚至造成不可挽回的生产安全事故。1.4 人员触电 矿山井下作业中，人身触电是一种常见的电气事故。由于矿山井下局部工作空间狭窄，电缆、电气设备较多，人身触电的风险相对较大。矿山井下作业中最易发生的触电事故有：电气维修接触触电，接触漏电设备外壳触电，接触电源相线触电等。1.4.1 电气维修触电 电力检修时，若不及时关闭电源，很容易引起人身伤害。在一些电容式装置的维护中，若在电容器正、负极间积聚的大量电荷没有得到有效地释放，则会在装置断电后，通过人体放电而引发人身伤害1。另一种情形是检修时，检修所用的接地与人的接地不相符，或“地”间的电势差过大，也会引起检修工人的触电。中国科技期刊数据库 工业 A-131-1.4.2 接触漏电设备外壳触电 在井下工作时，有些用电设备会按生产要求频繁地移动，或供电电缆经常被牵引，这种状况很可能导致电缆外壳的磨损或接线端子脱扣、折断、误接，当相线与用电设备意外接触时，就会使外壳带电。在此条件下，若人触摸外壳，将有触电的危险。1.4.3 触碰电源相线 矿山井下局部工作空间狭小，供电线路多，人与电网之间缺乏充足的安全距离，因此，线路误接，不规范布设，电缆表皮磨损，有线电力机车裸线架设等，都有可能造成人身接触电源相线触电事故。2 矿山井下漏电的危害 2.1 毁坏设备，影响生产 漏电一般是电力设备在工作中存在的问题，如果没有得到及时的解决，最好的结果就是终端设备长时间处于漏电状态，对设备造成损伤。而解决漏电问题，对漏电故障点的寻找时间可能会按照实际情况不可控制2。在部分中小型矿山的生产现场，出现漏电断电现象时有发生。矿山井下配电应设置有完善的漏电保护装置，所有线路线缆及设备的标准化安装及标准使用是避免造成漏电现象的有效途径。2.2 人身触电，威胁生命安全 当工人触摸到电气设备时，由于绝缘破损，外壳上有电荷，就有可能造成人身触电。人在触电的过程中，会流经身体产生一定的电流，如果电流过大，就会危及到工作人员的生命。2.3 引起起火、烟雾中毒、爆炸，造成更大的危害 在矿山井下，最严重的事故莫过于井下起火烟雾中毒甚至导致爆炸了。非煤矿山井下无瓦斯、煤尘等爆炸因素相对造成爆炸概率较小，但煤矿井下瓦斯、煤尘在浓度高的情况下，遇着火源，极易引发瓦斯、煤尘爆炸3。矿山井下爆炸事故中，以电火花为主，其中漏电放电占了很大一部分。当装置发生单点碰壳或单相接地时，接地点将出现电火花，若放电能量大，极易引燃瓦斯、煤尘。3 矿山井下安全用电技术的应用措施 3.1 重视各类电气设备及保护 矿山井下杜绝采用油浸式变压器等电气设备，供电线路不可有重合闸功能。对接地保护、漏电保护要尤其重视。否则当电气设备的绝缘层损坏后，极易造成设备带电。人与带电的装置接触，即可引起触电。对易损坏或可能带电的绝缘体进行接地处理，是保证供电安全的最好方法。接地设备是用来完成接地的接地线或接地极。安装了保护装置的电机绝缘被损坏后，一相的接地电流通过外壳、接地线或接地极，到达地面后，与其它两相电路的绝缘电阻和对地电容构成一个返回电源。当地面的电势为零时，接地电源接入地面，地面的电势会升高。地电极上的电势达到了最大值，然后逐渐向外衰减，所以周围的地面电势仍然是零。如果不考虑地线上的压降，电机壳体与地极之间的电势是相等的。在站立状态下，人体内的最大电势和地极的电势是相同的 4。保护接地便起到了保护人体避免触电的目的。3.2 重视井下漏电保护装置的安装 各种电源都可能有不同程度的泄漏，泄漏的程度与系统的绝缘电阻和接地电容有关。在中性点不接地体系中，一条带电相线不小心被人碰到，流过身体的电流就是此时的系统漏电。减小系统的绝缘电阻不仅不能从根本上解决这个问题，反而会增加泄漏电流，引起更加严重的人身伤害。为此，在矿山井下供电系统中加装漏电保护器是十分必要的。1)井下漏电保护器的构成；在矿山井下漏电保护中，采用了一种独立的、可拆卸的漏电保护脱扣器。它的保护实现方式是：用保护器自带接地电阻测量装置来了解电网的绝缘电阻的变化情况，如有不正常或不正常的发展趋势，应立即进行告警，报警故障灯亮。当电网对地绝缘电阻接近临界值，或单相导线被人体触摸时，该装置能自动跳闸，防止漏电。当人体不小心碰到某一相时，漏电防护装置可以最大限度地减少流过身体的电流，从而减少对身体的伤害。在发生单相接地的条件下，该方法可以有效地减小接地故障电流。2)若干种漏电保护器。漏电保护器的种类有：高灵敏、中灵敏和低灵敏三种。高灵敏漏电保护器，主要是为了减少人身触电事故。具有中、低灵敏度的漏电保护器，可有效防止火灾5。对地敏感的漏电保护器，可以对单相接地的故障进行监测。在选用漏电保护设备的时候，要综合考虑工作的危险性和工人的实际状况，尽可能地挑选出适合本单位实际生产状况及井下环境的漏电中国科技期刊数据库 工业 A-132-保护器，防止发生用电安全事故。3.3 重视避雷器的运用 避雷器是一种特殊的防雷装置，它可以有效地避免雷电对电气设备的冲击。雷击电流峰值可高达数万安，并具有很强的脉冲特性，在一定的距离内，会在导线内部形成强烈的电磁场。避雷装置的一端与装置的电源输入端子相连，另一端接地；它的工作机制是通过内置的放电器件来实现对雷击电流的旁路引流6。装置内是一种封闭的、充有惰性气体的腔体，该腔体由阴、阳两极组成，通常为断路。在雷电流作用下，通过击穿非活性气体，使正、负极接通，使闪电电流旁路通过接地排出。3.4 加强对设备的管理维护 井下漏电一般都是由于电气设备本身的故障引起的。比如，某一部位的绝缘问题，久而久之，就会变得越来越差，最终导致漏电等等。或者是设备超负荷运行，使用不当，长时间满负荷运转，致使设备性能大打折扣，但是没有做好相应的调节，最终造成了在使用过程中漏电等情况。所以，要提高对设备的重视程度，要按照运行规范合理地利用井下电气设备，并做好有效的管理；并定期对装置的各项性能等指标进行检测、试验7。只有通过这种方式，才能及时地检测出设备出现的问题，从而进行维修或更换。要想预防漏电等意外，必须要长期坚持做好电气设备的管理与维修工作。3.5 加强工具的绝缘 电气人员在矿山井下所用的手提式工具手柄均应为绝缘材料。工作时，按要求穿戴绝缘靴、绝缘手套等进行日常电气维修是防止发生触电事故的基本要求。操作手持电动工具时，因手柄为绝缘体，故不会带电；然而，当带电部件的绝缘被破坏时，手柄就会被带电，从而导致触电。为防止触电，需加强工具的日常检查，发现绝缘损坏，及时在手柄原来的一层绝缘外加装一层绝缘套管，起到双重保护作用。这样就可以大大降低损坏带来的问题。8。同时，员工也要提高自己的防护意识，在使用工具的过程中，要注重自己的安全，从而降低触电的几率。3.6 坚固封闭外壳 带电导线和电缆接头等本该密封的部位，如未按标准进行密封，经常会出现漏电事故。所以，可以把带电导体、电气元件、线缆连接件等封装在一个结实的绝缘壳体中，以降低这类事故的发生率。特别是，有可能设计出一种能在电气设备的绝缘壳体、盖上可靠地设置机械闭锁机构的联锁装置。其功能是确保在没有关好外盖之前，装置不能通电，或当装置开启后，外盖打不开。若采用此种设备，则可使操作人员在带电检查中得到较好的防护，避免因种种原因造成的触电事故。如此一来，它不仅能很好地预防漏电，而且对工人和井下工作的质量起到了很好的保障作用。此外，在井下工作时，很难避免被人触摸到壳体，同时，由于移动、拖拽、磨损等原因造成的损坏也会发生9。由于该装置的壳体是接地的，所以如果有一根相线碰到壳体，使壳体带上电，所以即便是人接触壳体，也不会造成重大的危害。由于人体的电阻通常是1000欧姆，而设备的接地电阻通常低于10欧姆，所以在这个时候，大多数的电流都会被机壳接地通道旁路掉，而流经人体的电流不到 1%，属于安全的范畴。3.7 重视过流保护 过流保护是一种新型的过电流保护装置，其工作原理就是通过检测线路的电流，在电流超过规定的阈值时，保护装置就会启动，从而实现过电流保护。由于过流保护装置在大负荷启动过程中，还存在着短时过流的可能，所以，在过流保护装置中，通常都要增加延时动作或电压检测10。由于过流也常伴有线电压急剧降低，因此，为了防止误动，可以把过流、低电压作为保护装置的两个必要条件。4 结束语 综上所述，矿山企业因其特殊的建设环境，作业风险系数高，对生产技术的要求较高；由于员工人数众多，所以很可能会出现重大的安全事故。矿山生产中，对电力的需求量很大。采取相应的保护措施，确保矿井的安全供电，对矿山的安全生产具有重要的意义。从现有的矿 井电气安全生产现状来看，仍有许多不足之处。只有采取切实有效的对策，才能保证矿山井下用电的安全，减少矿山井下用电安全事故的发生。中国科技期刊数据库 工业 A-133-参考文献 1李政.基于物联网技术的煤矿用电安全智能监测研究J.中国煤炭,2022,48(1):56-61.2李鹏亮.煤矿排水泵合理用电策略及仿真分析J.机械管理开发,2022,37(04):155-157.3陈海军.基建矿山施工用电节电技术研究与实践J.现代矿业,2021,37(10):255-257.4李成斌,杨闯,王宝文.某矿山排水用电“避峰填谷”技术方案研究J.矿业工程,2020,18(01):52-54.5左双杰.矿山用电设备的全压启动校验与分析J.有色矿冶,2019,35(04):33-37.6武晓鸣,薛世润.矿山企业电能智能化管理方案分析J.现代矿业,2019,35(07):26-28.7李成斌,杨闯,王宝文.某矿山排水用电避峰填谷技术方案研究J.现代矿业,2019,35(04):239-240.8朱徐鹏.煤矿综采工作面节约用电成本措施研究J.山东工业技术,2019(09):76.9赵朋,薛振江.煤矿综采工作面节约用电成本措施研究J.山东煤炭科技,2018(09):216-218.10宋文凯.发电企业用电安全管理及其措施探讨J.企业改革与管理,2018(10):27-31.