矿井无人值守变电所的运行及管理探析

王 健

（山西晋煤集团坪上煤业有限公司，山西晋城 048203）

0 引言

近些年来，矿井下无人值守变电所的建立与运用，对煤矿企业下井人数的减少、经济效益的提升及供电安全的保障有着极大的影响。变电所的运行模式也由以往的人工值守转变为人为巡视+无人值守的全新模式，对此，煤矿企业应当制定健全的管理制度，增强管理的水平和强化安全风险的控制。但不可简单地认为，提升了装备水平、完成了“五遥”功能、配置了视频功能，就可以高枕无忧了[1]。实际上，全新的运行模式必定也伴随着新的隐患问题，只有有效地管控这些隐患问题，才可以使供电具备较强的安全性。

山西省煤炭行业全力推行科技强安专项行动，即“机械化换人、自动化减人”，以增强煤矿生产的安全性，矿井变电所的运行模式得以创新，其必然会伴随新的隐患问题。

1 安全风险

（1）人因素造成的安全风险：不具备进入资格的人员侵入变电所；作业人员进入危险区域作业；作业人员出现失误；巡视人员的巡视频率不足[2]。

（2）设备不安全状态造成的安全风险：设备出现故障或者存在缺陷；操作及控制的电源存在异常，导致风险问题的产生；通信网络存在故障而产生的风险；安全设备管理不严格。

（3）环境不安全因素造成的安全风险：周围强电磁场存在干扰，对监控体系的运行有着严重的影响；变电所湿度及温度的变化造成的风险；小动物的入侵；变电所中的空气绝缘电阻降低造成的隐患问题。

上述这些都是无人值守变电所存在的风险问题，其中一部分风险问题因管控不足而对作业人员造成了极大的危害。因此，必须对以上这些风险问题加以有效地管理与控制[3]。

2 安全风险管控策略

2.1 对人为因素造成安全风险的管控策略

人是确保安全的根本，完善的设备、健全的制度、规范的程序都将在人的行为上得到落实。现在，无人售货技术已经逐渐完善，可以参考这种技术，在核心部位设置传感器来定位人员的行走线路及位置，依靠图像处理软件来监测、记录及判断人员的行为，当其与极限部位相接近时，应给予语音警告，超出极限部位之时，应将其驱离[4]。

2.2 设备不安全的状态造成安全风险的管控策略

现阶段，大部分无人值守变电所都是基于原有变电所来进行改良升级的，即便是新建造的变电所，其设备也是基于以往设备来进行改善的，主要添加了智能操控、温度及湿度检测等功能。在传感器、监控监测及系统集成的方面存在一些缺陷，具有较大的风险。根据相关调查得出，在实际应用的过程中，大部分开关设备都没有对开关倾角、断路器手车部位等核心部位进行有效的监测。

目前，通讯网络尚未对路由器、收发器的工作性能及光纤的衰耗指标进行有效的监测，一旦产生故障，仅仅可以依靠人工来排查。尤其是煤矿井下，由于其应用环境较为特殊，通讯网络时常会产生各类故障，对变电所运行的安全性造成了极大的影响。对于这类风险的管控，必须运用有效的管理措施：（1）对光纤衰耗值进行定期检测，同时与原始的数值加以比较，对数值的变化趋势进行分析；（2）对光纤路径各个弯曲段的变化、光纤的受损状况进行定期检测；（3）对路由器及收发器内部的灰尘进行定期检测；（4）在接头部位运用有效的防潮设备，避免形成冷凝水[5]。

安全用具是确保作业人员人身安全的主要防护设备。若使用不合理，将会对作业人员造成危害。在变电所中，通常会放置10 kV和1 140 kV的安全用具，在使用的过程中应当重视其与电压等级的结合。1 140 kV的安全用具不能应用在10 kV的设备之上，因此对于存放安全用具的柜子工作人员必须对其加设电子锁，同时与作业任务相联系，在使用10 kV的用具时，存放该用具的柜门打开，而放置1 140 kV用具的柜子闭锁，避免使用错误。

2.3 环境不安全因素造成安全风险的管控策略

周围强磁场会对监测体系所发出的模拟讯号造成严重的影响，导致装置出现误动。因此，在设计变电所技术改善方案的时候，必须对电磁的兼容性进行评估，在完成改善之后，应当模拟极端条件来开展电磁兼容性的试验[6]。

目前，大部分矿井下变电所都采用了隔爆式开关设备，其内部较为封闭，温湿度的变化不仅会使其内部产生冷凝水，对绝缘强度造成影响，而且空气绝缘强度不断降低，因空气被长时间封闭在开关之内，始终承担着电场的电离作用，其绝缘强度也处于变化之中，在某个温湿度的状况下，空气将会被击穿而出现放电，导致开关出现跳闸断电。对于这种控制风险的方法，一是在开关下方设置防潮剂，并定期更换；二是将开关盖定期打开，同时提高变电所通风的风量，促使其开关内部的空气得到置换，促使原有的空气可以被新鲜空气置换，恢复空气绝缘的强度[7]。

矿井下时常会出现老鼠，会对变电所中的电缆造成危害，导致信号传输出现中断或者存在接地问题。因此在敷设电缆的时候应尽可能运用销装电缆，双绞线及光纤等必须进行穿管敷设。严格密封穿墙孔，利用稳固的格栅来安装水沟及风窗，避免小动物的入侵[8]。

3 建设供电自动化专用以太网络

图1 供电以太网组成示意图

在地面中央变电所设置一台核心交换机，井下主要变电所也都设置防爆型环网交换机，其他采区配电点设置通讯分站与主变电所内的交换机进行通讯，交换机具有多个以太网光接口、电接口，完成对变电所所有子系统的集成，实现控制层、信息层与井下设备的信息交换，如图1所示。

4 运用电力监控系统实现对设备安全管理

通过设置在高低压开关内部的综合保护装置，采集开关内部运行参数及各项保护，使用RS485或CAN通讯接入现场的监控分站中，然后通过供电自动化专用以太网络传输到地面中央变电所电力监控系统中。

电力监控系统主要用于煤矿供电系统和运转设备的监测、控制、管理和安全保护，提供遥测、遥信、遥控、遥调等功能，实现供电系统和设备的在线参数监测（包括三相电压、电流、功率、功率因数等和其他实时数据）、远程操作控制（高低压开关的分合闸控制操作、保护信号复归操作等）、实时事故报警、数据统计分析、运行安全保护和用电计量管理等监控管理等功能。

同时还可以利用电力监控系统对供电设备运行情况进行分析，尤其是出现故障时的分析处理，用于加强供电安全管理、减少事故、节约电能等，是实现煤矿井下变电所无人值守管理的一个重要部分。

5 结束语

装备永远无法取代管理，装备的技术升级必须与管理的创新相同步。矿井下无人值守变电所的运用，可以为煤矿企业效益的增加、安全水平的提升提供硬件保障。对于新技术和新设备，必须及时找出新的隐患，并采取有效的管理与控制措施，只有这样才可以充分发挥出新设备及新技术的作用。