电力作为煤矿企业能源供给的主要形式，对保证煤矿井下作业、生产物资运输、后勤保障系统平稳运行起着十分关键的作用。为此，煤矿电力系统要从加大机电设备更新换代力度、提升管理技术人员、岗位操作员工的专业技能多方面入手，消除供电故障率低、整体安全可靠性差的弊端。笔者就此进行研究，并提出了相关建议。
1我国煤矿电力供电系统现状分析
以地面供变电所输送66千伏电压为主要特征，以主变压器负荷容量4.5万伏为合理控制区间，是我国煤矿电力供应系统的重要技术参数。由于历史条件局限、科技进步滞后等多种因素制约，当前我国煤矿企业中大多数设备仍以上世纪八十年代构建的规模类型为主，设备“超期服役”、功能老化、输送电基础设施年久失修等基础性、结构性问题日益凸显。虽然国家重视并一直致力于供电系统、设备的维修维护，但由于缺乏长远规划、资金支持不足，电力供电系统和技术设备存在的安全隐患大、老旧设备标准符合率低、线路设计与地面实际不相符的矛盾突出，导致电力系统性故障、大面积停电等事故频繁发生[1]。
2煤矿地面供电系统改造的必要性
2.1供电系统更新换代改造迫在眉睫
经济社会发展、社会进步对 能源供求依赖性增大，我国原煤生产压力越来越大，产量指标压力越来越重，挖掘开采难度越来越高。超过一百米以上的开采作业已成为常态，相当多的煤矿开采掘进深度已经深达近四百米，在导致煤层间的缝隙率加大的同时，对供电设备风力排放系统的排风性能、斜度井运输设备、大型掘进机功率都提出了更高要求。而当前服役的许多矿井中供电系统整体稳定性差、变配电装置及主变电等关键设施与深度挖掘要求严重脱节，影响了矿井生产的正常运行、制约着生产效率的提升。
2.2长输架空输电线路改造势在必行
大数据显示我国绝大多数矿井依然采用长输架空输送电路供电，在矿井的挖掘深度加深、对机电系统增容需求日益迫切形势下，在用供电线路服役时间远远超过二十年的设计时限。市政建设规模扩大，地面建筑附着物、公共建筑设施增多，缩短了长输架空输电线路地面安全距离，加大了长输架空输电线路空间交叉发生故障的机率。与此同时，线杆风吹日晒开裂、钢筋裸露锈蚀、折断倒伏断电的故障经常出现。一方面对安全运行构成了严重威胁，另一方面也表明长输架空输电线路改造势在必行[2]。
2.3变电所变压器增容改造刻不容缓
如前所述，煤矿产量压力持续增加，导致井下作业设备装置长期处于超负荷运转状态。为保证生产连续性、不中断采掘挖掘作业，通常采取主要变电设备附加一台备用设备的做法，而且两台设备的规格、型号、输出功率必须完全一致。煤矿电力系统为满足上述要求，主变压器容量必须超出原规定范围的两倍以上，直接导致地面供电所的输电能力严重不足，出现“小马拉大车”的现象。由此可见变电所变压器增容是解决线路超载设备容量超载的唯一途径，务必抓紧抓好。
2.4地面变电所配电装置建设箭在弦上
完整的煤矿电力供电系统由地面送变电装置、井下作业设施两大部分组成。其中，地面变电所配电装置的变电开关装置质量优劣，对产量任务指标、挖掘作业强度影响较大，直接决定着电力系统运输设备、通电通风照明设备、大型机械作业相匹配程度，由此导致地面变电所配电装置建设在管理理念、技术因素、改造设计处于“瓶颈”停滞期。新技术新设备新工艺要求供电设备必须对包括断路器、电压互感器、高电高压隔离开关等在内的输电设备进行彻底改造，通过科学设计优化维修检修流程，从根本上解决机电设备结构不合理的现实矛盾。与此同时，要从解决电气设备容易受潮绝缘性差、使用性能低的实际出发，对原有供电系统结构缺陷更新改造，用先进的电流互感器、电压互感器取代老式陈旧设备，提高电力系统运行的可靠性[3]。
3煤矿企业供电系统运行改造策略
3.1实施真空高防开关改造
煤矿电力管理部门要加强真空高防开关以及供电设备利用的统筹规划，积极主动与地方政府协调配合，将电力供电系统改造纳入地方城市规划、工业发展、公共建筑、民生改造的大局之中，一同部署，一同落实，一同考核。实施真空高防开关更新改造的重点要放在改进选型上，以更加适合未来供电需求、安全稳定性更高的矿井真空高防设备为核心，消除电流过大时保护作用时长、无压释放能力较差的影响，提高过流保护时限制增加设备的稳定性。选用新型真空高防开关要将灵敏度高、可靠性强、人工智能化技术，作为解决负载断路故障、降低送融保护的重要措施，避免负载过大超出设计限度导致断电故障。
3.2实施高压电缆接线工艺改造
高压电缆是连接电力系统与发电站、变电所，以及作业单元之间中介材料。实施高压电缆接线工艺改造要从围绕选型质量、保障功能、测试参数，针对井下作业环境、瓦斯危险气体以及不可预见风险防范展开。煤矿企业要针对巷道内空气潮湿易发锈蚀，以及屋顶坠物塌落打击对高压电缆损失影响，针对高压电缆接线故障多的实际，总结不同环境下线路铺设的特点规律。在连接保护工艺方面，要广泛运用托盘连接为主的连接手段，减少超高压附带事故。要针对地下巷道运输，斜井提升设备运行空间跨度大，地形复杂等情况，在总回风管和特殊风道位置设置电缆避开风洞场所。实施高压电缆接线工艺改造，要加强高压电缆接线防潮绝缘保护研究，避免电缆接头因弧光放电引发瓦斯气爆炸事故。
3.3实施井下供电系统优化改造
在煤矿矿井总体分布不同、不同矿井煤层埋深及所处地质条件差异较大的现实情况下，实施井下供电系统优化改造要与挖掘作业产量相结合，选用采掘、供电分开进行的模式，千方百计减少电力系统改造对掘进作业造成的影响。一是为适应采取综合开采综合掘进作业，要选用特质配电变电器、移动变电站联合供电方式，既保证供电系统的安全独立，又减少停电对井下作业影响，确保某一环节停电，而其他环节能够正常工作。二是科学测算综合综采面的作业设备功率，灵活设置移动电站、电器设备列车、挖掘作业系统供电量比例，确保各工作面保持安全距离，保持主要设施与负载中心处在合理的区域位置，降低设备搬运转场费用，发挥电力供电系统最大效益。三是选择供电电缆要把高压屏蔽作为质量监测的重点内容，使用距离设置保持在规定范围之内。移动供电设备、电力缆车等要根据使用次数、移动频繁进行供电量与用电量的变动区间设计，有效解决矿井巷道内通风机、送风机供电设备电压不稳、过流保护不灵等问题。四是优化掘进面电源供给方式，开采掘进过程要在掘进面设置两台动力电源并始终处于待命作业良好状态，为消除突发停电故障影响、确保矿井连续作业提供保障。
结语
煤矿开掘深度加深、煤炭产量指标压力增大，对挖掘井下作业安全生产提出了更高要求。煤矿电力供应系统面对新形势新要求，要研究制定煤矿企业供电系统运行改造的新策略，在实施真空高防开关改造、高压电缆接线工艺改造、井下供电系统优化改造等方面，既要有科学长远规划，又要有稳妥推进措施，降低停电事故发生率，提高煤矿安全生产可靠性。
参考文献：
[1]勾永直.兰新客专电力供电系统问题研究及工程改造[J].电气化铁道,2021,33(05):32-35.
[2]尹亮,陈贵凤,杨晓龙,侯天仁.基于PLC的电力供电系统自动化监控系统[J].制造业自动化,2021,44(08):153-156+168.
[3]芦未末,王林涛,杨翰超.铁路智能电力供电系统设计与应用[J].电气化铁道,2021,33(04):12-16.
