煤矿变电站运行的安全管理及故障处理探究

＊康新挺

（山西三聚盛输变电工程有限公司 山西 030024）

变电站在我国矿井生产活动中作为重要的设备设施，其运行的稳定性对于煤矿生产质量、生产效率具有决定性的作用。在变电站的日常运行活动中，应用到了多种类型的设备设施，现场要加强对此类设备的有效管理，防范变电站中的运行故障风险，结合煤矿变电站在运行活动中存在的多类型故障问题的原因，制定可行的防治策略，提高矿井安全生产的水平。

1.煤矿变电站运行的原理

煤矿变电站运行是一个复杂的过程，变电站工作系统具有一定的综合性，运行过程中对于精细化的要求较高，在变电站的运行故障防范和维护中，要求工作人员明确变电站的运行原理，加强有效的故障预防和故障处理。变电站是改变电压的场所，在电力系统中作为电力设施，具有接受电能、分配电能、变换电压的功能，对电流的流向进行控制，具有调整电压的作用。在发电厂的运行过程中，为了将其中的电能输送到其他位置，必须要进行电压转换，将电压升高，转变成高压电之后运输到用户附近，再降低电压，利用升降电压的原理完成变电目标。

该运行过程中，变电站作为必要的设施，其中应用到了开关变压器等有关设备，变压器是变电站当中的核心设备，其中包括双绕组变压器、三绕组变压器，高低压运行过程中共用一个绕组，抽出高压绕组中间的一个头作为变压器，应用到低压绕组的出线中。电压高低和绕组的匝数之间有着密切的关系，二者呈正比，电流和绕组匝数之间呈反比关系。按照作用的不同，对变压器进行分类，划分成升压变压器、降压变压器，升压变压器是在电力系统送端变电站中发挥出稳定功能的一项设备，而降压变压器是在受端变电站中应用的设备。变电站自动化系统见图1。

图1 变电站自动化系统图

变压器的电压和电力系统的电压之间应具备较强的适应性，结合不同的负荷情况与需求，要确保电压合格，通过切换变压器分接头的形式，保证电压的稳定性。电压互感器和电流互感器在运行过程中和变压器的运行原理相似，互感器可以发挥出转换的功能，将高电压设备母线的运行电压按照一定的规定比例，变成低电压和小电流，适用于测量仪表、继电保护和控制设备的运行。在额定运行情况下，电压互感器的二次电压值为100V，电流互感器的二次电流也要达到一定的标准值，以1A或5A为规范参考[1]。

2.煤矿变电站运行中的故障类型

（1）操作故障。煤矿变电站的运行过程中，经常发现的故障涵盖了操作故障，在日常的地面变电站生产过程中，由于工作人员出现操作失误问题，将会引起一系列的操作故障和安全事件风险。工作人员操作不当、对操作规程不熟悉，将会增加安全事故问题的发生几率，例如操作人员在模拟操作的环节，输入开关柜编号时出现错误，导致开关出现误操作问题，在综合保障装置的应用中，出现传动功能的错误操作。

在变电站变压器接线过程中，出现操作不规范、接线方式不合格的问题，增加了电路短路的几率，短路后的线路温度出现过度升高的情况，会导致地面变电站难以正常稳定的运行，出现一系列故障风险。尤其是油箱压力增加，会对煤矿变电站的安全运行造成威胁，增加现场安全事故问题的发生几率。与此同时，现场的变电站运行工作中，工作人员需要接触多种类型的设备，变电站的工作性质较为特殊，在长期高负荷的运转过程中发生机械设备故障问题的几率较高，对变电站甚至整个煤矿生产的安全造成了直接的影响。

（2）管理不当。在煤矿变电站运行的现代化、规范化建设和发展过程中，煤矿变电站运行时发生安全事故问题的概率显著增长，这对煤矿活动的安全生产、高效运行产生了严重的影响，对我国的经济建设也形成了一定程度的限制。煤矿变电站发生事故问题受到了人们的高度重视。但是在具体的生产实践中，管理人员工作落实不到位，缺少对煤矿变电站安全事故问题防范和治理的观念，管理力度不足，缺少科学、合理的变电站管理措施，现场的管理方案可操作性有限。

3.煤矿变电站运行安全管理及故障防治的要点

（1）检查线路。在煤矿变电站的日常运行活动中，加强对变电站的安全管理和维护，针对故障进行有效的处理，需要在线路检查的过程中，合理保证接线方式连接的科学性，确保整个矿井变电站运行的稳定性。在整个矿井供电系统运转的过程中，检查线路工作是关键的工序，操作人员需要结合变电站的线路运行情况，合理的做好科学检查、全面检查，提高变电站通电线路运行的综合水平、综合效果，保证其处于安全良好的状态下运行。在日常检查变电站的线路过程中，操作人员需要明确线路合理配置的重要意义，根据有关的操作规程要求来检查线路，了解线路的运行方式，降低低级错误的风险，对管理不当问题引起的失误进行有效防范。

结合现场的实际情况，工作人员需要制定应急预案和可行的故障处理措施，防范故障问题的进一步蔓延，对于可能发生的突发状况，进行预测和分析，制定快速故障抢修的方案，在短时间内维修故障，加强对设备设施的管理，降低危害程度，确保整个矿井运行的安全性和高效性。工作人员检查线路时，要将关注的重点放在变电站日常运行过程中，检查线路是否完好，对于线路中出现的未接地现象要进行及时的改进和处理，加强对线路短路问题的防治，确保整个电路系统运行的安全性，实现高效运转，保持变电站的生产安全和生产效益不受影响，数字式互感器采样值传输流程见图2[3]。

图2 数字式互感器采样值传输流程

（2）变压器故障处理。在变电站日常运行活动中，变压器作为关键的部件之一，决定了变电站的运行安全性和运行稳定性，为了保证变电站能够长期处于良好的状态下运行，工作人员需要及时处理变压器的有关故障问题，预防变压器故障风险的进一步蔓延。在处理变压器故障问题时，需要从多个层面制定变压器故障防治的方案，首先要检查变压器的耐受性，因为变压器是否具有良好的耐受性，在一定程度上直接决定了变压器的运行状态、运行效益。

检查变压器时，要保持变压器的工作环境稳定，具有良好的干燥性、通风性效果，要将一定数量的干燥剂放置在内部，定期更换干燥剂，保证煤矿变电站运行的安全性和稳定性，防范安全事故问题的发生，降低事故问题的发生几率，强化矿井生产活动的安全性。还需要定期制定检查制度，每年检修变压器，了解变压器的运行情况，对故障风险进行防治，监察瓦斯继电器。在必要的情况下，可以通过加装防护罩的方式，保护瓦斯继电器的运行安全性，防止出现外部因素下瓦斯继电器动作的风险问题，确保变压器在运行活动中不受影响，强化其安全功能，降低安全事故问题的发生几率。

（3）变电站电容器故障处理。在变电站的运行活动中，电容器作为容纳电荷的器件，有利于保证变电站供电质量的可靠性，发生电容器故障问题时，针对其中出现的管道破裂、电火花问题等要进行防治，分析其原因，防范电容器故障问题的进一步蔓延。例如当出现电容器套管爆炸、着火等问题时，需要立即断开电源，使用干式灭火器，紧急进行灭火处理。如果出现了电容器保险熔断的现象，需要将电源切断后，用放电处理的方式，检查电容器的内外部情况。发生短路和跳闸的现象，要放电3min以上，再进行电容器外部检查，了解断路器电流互感器的电力电缆情况。

（4）无功补偿装置故障。在变电站中，无功补偿是关键的构件之一，其运行状态和变电站的工作质量、运行效益息息相关，检察无功补偿装置过程中，操作人员需要注意加强对故障问题的分析，定期检查无功补偿装置的运行情况。注意对无功补偿装置的外部情况和内部运行情况加强了解和掌握，对装置各个部位的连接件进行检查，定期做好清洁工作。在启动柜输入连接、输出连接、功率柜全部电源输出连接和输入连接的检测中，需要进行详细的检查分析。在无功补偿投入运行之后，要用先进的设备设施，对内部温度进行检测和分析，例如使用非接触式温度测量仪器，对装置内部的温度进行检查。

测量涵盖全部的导电连接处的温度参数指标，要在采集数据信息的过程中，对照规范的温度要求和标准，合理调整无功补偿装置的运行情况。当相对环境温度升高值超过20℃的情况下，需要采取停机检测的方法处理，紧固导电连接的位置和接地线等位置的连接点，在紧固处理中，保证系统运行的可靠性，达到一定的接触可靠要求。值得一提的是，对于室内的温度要加强关注，室内温度如果超过了38℃，需要及时采取降温处理措施，开启空调或加强内外通风，将功率柜柜门打开，利用多种方法降低室内温度。室内温度不超过20℃时，需要将功率柜风机停止，当室内温度超过20℃时，再重新开启功率柜风机，从而确保整个变电站运行具有较高的工作效率和良好的工作质量。

（5）直流系统故障处理。在我国的煤矿生产活动中，煤矿变电站的运行故障问题可以分为多种不同的类型，其中直流系统故障是常见的故障之一，应加强对此类故障的维护，在矿井日常的变电站事故防治中，工作人员需要重视直流系统的运行状况，了解直流系统的运行状态，对直流系统中存在的故障问题进行早期的防治。在检查设备的过程中，操作人员需要制定详细的检查方案，定期展开直流系统的检测工作，查看其是否处于稳定的状态下运行。

发生异常情况时，操作人员需要以最快的速度将电流切断，同时检查电路回路，明确检测内容，包括充电回路、信号回路、备用电源回路、合闸回路、高压控制回路、照明系统和户外回路。对不同回路系统的运行状态进行分析，确保整个矿井状态运行的稳定性、高效性，降低安全事故问题的发生风险，增强矿井生产活动的质量和效率。

（6）故障诊断技术。对变电站运行设备要进行定期的检测，了解设备的运行状态，制定定期的维护计划，利用故障诊断技术，提高对变电站运行设备的诊断水平、诊断效果，对设备中存在的潜在隐患问题进行有效的防治处理。采取有效措施，提高变电站运行设备的故障诊断效率和检查水平，这对技术人员有着较高的要求。技术人员和工程师需要熟练的运用设备原理知识，了解设备构成，利用已有经验和专业的理论知识基础，对维修方案进行策划，提高对变电运行设备的故障诊断准确性。该方式有着较高的维修成本，因此在使用频率不高的设备中使用。

利用预知维修的技术方法，密切的监测设备的运行状态，也是诊断变电运行设备故障的一种有效方式，预知维修可以较早发现设备的潜在故障问题，明确故障原因，采取有效的处理措施，降低突发性故障问题的风险。该方式是一种具有主动性的维修方法，对于工程师的专业技术水平同样具有较高的要求，在设备的安全性、时效性方面，要达到一定的维修技术水平，才能够使用预知维修的措施。在变电站运行设备的故障诊断中，要求技术人员明确变电站运行安全、运行稳定性的重要作用，合理利用故障诊断技术，制定故障诊断的计划和方案，提高故障诊断的效率。

4.结论

综上所述，在我国的煤矿生产中，煤矿变电站要求管理人员加强对煤矿变电站安全运行、稳定性的严格管控，强化对变电站运行风险的防范和治理。最大限度的优化矿井的生产模式，提高变电站的运行质量，确保矿井生产活动向着安全、高效的方向探索，提高我国的工业建设水平。