煤礦井下的供電系統優化設計研究應用

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井下供電系統對于煤礦生產的安全影響很大，因此優化井下供電系統對于助力煤礦企業提高生產效率有著必要作用。

1礦井下供電系統基本情況

陽煤五礦地區主供電源雙回路分別取自劉家垴35kV變電站和北茹35kV變電站，新的負荷倒接電源系統尚未接入。目前地面設4座35kV變電站，分別為廣場站、排矸站、選煤廠站、花荷峪站。礦井35kV變電站兩回電源互為備用，一回運行，一回帶電備用；當一回停運，另一回電源可滿足所帶全部負荷正常用電，變電站35/6kV系統采用單母線分段接線方式。排矸井配電室作為井下中央配電室，是通過排矸井35/6kV變電站6kV母線引出六回6kV電纜。其中，四回電纜饋出井下排矸配電室四段動力部分；另兩回電纜饋出至井下排矸配專供部分。又引出兩回6kV電纜饋出井下南翼第一配電室動力部分。硐底配電室是通過廣場35/6kV變電站6kV母線引出兩回6kV電纜，主要擔負井下中央主排水泵供電。七采區配電室是通過花荷峪35/6kV變電站6kV母線引出五回6kV電纜，其中，四回電纜饋出井下七采區配電室四段動力部分；另一回電纜饋出井下七采區配電室專供部分。中央配電室饋出6kV電源到各采區配電室，接著再分配到采掘或者輔助運輸等區域。排矸井中央配電室向南翼采區、中央采區、西北翼采區提供專供電源；向中央采區、西北翼采區提供動力電源。南翼采區的動力電源由排矸井35/6kV變電站和花荷峪35/6kV變電站共同擔負。目前井下設置采區配電室11個：（1）南翼采區有5個配電室，分別為：南翼一配、五采區配、南翼專供配，以及南翼二配、七采區配，負責南翼采區所有作業地點的供電。（2）中央采區有3個配電室，分別為：四采區一配、四采區二配、南條帶配，負責中央采區所有作業地點的供電。（3）西北翼采區有3個配電室，分別為：西北翼一配、西北翼二配、西北翼四配，負責西北翼采區所有作業地點的供電。

2供電現狀與存在問題

（1）生產銜接變化較大，布局不夠合理。陽煤五礦井下采掘作業點多面廣，生產銜接與配電室布局步調不統一，主要存在中央采區作業頭面多，西北翼采區、南翼采區相對較少的現象，導致供電需求不平衡、不合理。中央采區最多時布置2個綜采面、13掘進頭、10部膠帶運輸機，而僅配置3個采區配電室，且距離采掘頭面較遠，最遠頭面供電高壓電纜達2km以上，供電壓力較大、電力電纜壓降較高，現有的供電系統已不能滿足供電負荷的日益增大。（2）供電設計不夠合理。原有供電設計未能從采掘工作面整體布局考慮，對新開掘進頭供電設計時，未預留該工作面其他巷道的供電電源，導致配電室一臺高壓開關或掘進頭配電點一臺移動變電站擔負多個非本工作面巷道的供電需求。隨著掘進巷道的延伸以及采煤工作面的形成，采煤、掘進供電系統及不同電壓等級電源共同存在，給后續理順采、掘供電系統、電氣設備和電力電纜變更、調整造成較大困難，而且嚴重影響采掘工作面的供電管理和質量標準化建設。（3）多種電壓等級電源并存。目前，我礦采煤工作面除進回風動力系統外，工作面電氣設備已全部實現1140V或3300V電壓供電，完全可以滿足生產需要，系統較為合理。采煤工作面全面實現千伏級電壓供電將逐步推進，目前8318采煤工作面將首次實現工作面設備全部千伏級電壓供電。掘進工作面大多仍為660V電壓供電，部分巷道引進EBZ-260巖巷綜掘機，采用1140V電壓供電，而該巷道其他動力系統仍采用660V電壓供電，存在兩種電壓等級系統同時供電，對供電設計、現場管理形成較大困難。采區膠帶運輸大巷多數以1140/660V兩種電壓同時供電。按照礦總體計劃安排，有多條膠帶運輸巷完成了1140V電壓升級改造，改造后膠帶運輸巷所需設備、電纜數量大大減少，減輕了現場管理難度。也減少了配電室沿軌道大巷至膠帶巷懸掛的電纜數量，對整個采區質量標準化水平起到了很大的推動和示范意義。（4）配電室管理相對落后。目前井下共設置13個配電室，其中11個為采區配電室，并承擔3大采區的供電任務。由于井下現場條件復雜,采掘工作面分布廣而且搬家撤面頻繁，加之井下維修電工及配電工流出人員多，補充少等因素，再按原來的供電方式來管理，采區供電管理難度很大。為此，改變原有的供電方式，加強配電室質量標準化建設、防越級跳閘系統建設、電網智能化建設、電能質量管控建設等，有比較積極的現實意義。系統供電方式存在諸多弊端：一是高壓開關所帶負荷較多，往往有多個掘進頭，一旦發生故障，故障點難以確定,供電影響時間長，由于本位思想的存在.牽扯隊組經常互相扯皮，現場難以及時掌握處理。二是供電需求不平衡，中央配電室饋出至中央采區配電室負荷較大，饋出至西北翼采區配電室負荷相對較小，但中央采區銜接計劃較多，電源容量明顯不足。三是配電室布局不甚合理，中央擴區銜接計劃非常緊張，但目前尚無配電室，動力電源由距離2km以外的四采區一配供電，而且電源容量及其有限。距離相對較近的南條帶配電室，客觀上多項條件不具備大規模供電。四是配電室高低壓開關多，進出墻電纜多，標準化建設難度較大。

3消除井下供電安全管理不安全因素的措施

（1）從頂層設計抓起。從設計初期開拓、掘進到采煤工作面的安裝，供電設計要統一考慮。減少電纜敷設及電纜二次回收，從掘開工作面設計就要按照采煤工作面使用電纜（通常為MYPTJ3×95）進行設計，保障一次設計、一次安裝到位。（2）供電設計要遵循生產規劃設計，對沿線未開口的巷道按礦井銜接計劃提前考慮預留供電接口，保證掘開巷道開口供電設計能按照規劃進行施工、安裝，減少供電系統的多次倒裝。（3）根據采掘頭面規劃設計，做好采區配電室、配電點硐室、設備列車及膠帶機、梭車等規劃選址，確保在掘進過程中一次成巷，避免掘進、采煤安裝過程中的多次開口、擴幫調整。（4）井下采區配電室設計、建設要根據采區規劃合理選址，既滿足采區供電需要，又不造成資源的浪費。針對部分采掘配電點、膠帶運行配電點，供電線路多、設備多、供電級數多，應采用動力組合開關和真空組合啟動器等配套選型，減少設備數量、線路敷設。使用電點設備趨于簡化，減少維護工作量。（5）強化機電管理人員設備安裝管理，在驗收時必須提升相應整改意見，生產隊組整改完畢后按流程，由各級分管、副總層層把關。加強機電運行維護人員的培訓，不僅要著眼細處，也要認識全局。采煤工作面初采期各項設備都在磨合，負荷偏大應該在合理范圍。對各級供電設備繼電保護定值不能隨意變動，確保各級保護能起到防越級跳閘。（6）提高輸電線路電壓等級，針對多種電壓存在的掘開工作面、膠帶運輸巷，推廣、改造使用同一電壓等級設備，減少井下移變使用數量、開關數量、電纜敷設數量。優化設計、簡化設備使用、縮小供電設施管理半徑。（7）強化井下供電管理，提高井下安全生產的動力來源是安全、穩定、持續的供用電。各級人員對各環節電纜線路、高壓開關、動力移變、低壓開關等設備設施及整個供電系統進行強化安全管理，一級級抓、一級級管，才能有效地、系統地抓好供電安全及現場安全。

4結語

礦井供電系統是煤礦生產安全的動力，供電設計先于生產，著眼于礦井實際情況和行業發展趨勢，優先考慮供電系統大網絡及各散射的配電布局，具有超前的布局和謀劃。合理優化、簡化系統，采、掘工作面及輔助運輸系統分開供電，提高供電系統的可靠性、安全性，方便設備的檢修與維護，保證了井下生產的正常有序。在現代化的礦井電力系統優化改造中,達到供電系統設備最佳配置，減少設備投入，降低維護人員勞動強度，縮小管理半徑，提高礦井電源質量，延長電氣設備使用壽命，使供電系統更可靠性，為煤礦生產、安全提供有力保障。

作者：閆倫順 單位：陽煤集團五礦機運區