煤礦井下的供電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究應(yīng)用

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井下供電系統(tǒng)對于煤礦生產(chǎn)的安全影響很大，因此優(yōu)化井下供電系統(tǒng)對于助力煤礦企業(yè)提高生產(chǎn)效率有著必要作用。

1礦井下供電系統(tǒng)基本情況

陽煤五礦地區(qū)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(fù)荷倒接電源系統(tǒng)尚未接入。目前地面設(shè)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(yùn)行，一回帶電備用；當(dāng)一回停運(yùn)，另一回電源可滿足所帶全部負(fù)荷正常用電，變電站35/6kV系統(tǒng)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(dòng)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(dòng)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(dān)負(fù)井下中央主排水泵供電。七采區(qū)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(qū)配電室四段動(dòng)力部分；另一回電纜饋出井下七采區(qū)配電室專供部分。中央配電室饋出6kV電源到各采區(qū)配電室，接著再分配到采掘或者輔助運(yùn)輸?shù)葏^(qū)域。排矸井中央配電室向南翼采區(qū)、中央采區(qū)、西北翼采區(qū)提供專供電源；向中央采區(qū)、西北翼采區(qū)提供動(dòng)力電源。南翼采區(qū)的動(dòng)力電源由排矸井35/6kV變電站和花荷峪35/6kV變電站共同擔(dān)負(fù)。目前井下設(shè)置采區(qū)配電室11個(gè)：（1）南翼采區(qū)有5個(gè)配電室，分別為：南翼一配、五采區(qū)配、南翼專供配，以及南翼二配、七采區(qū)配，負(fù)責(zé)南翼采區(qū)所有作業(yè)地點(diǎn)的供電。（2）中央采區(qū)有3個(gè)配電室，分別為：四采區(qū)一配、四采區(qū)二配、南條帶配，負(fù)責(zé)中央采區(qū)所有作業(yè)地點(diǎn)的供電。（3）西北翼采區(qū)有3個(gè)配電室，分別為：西北翼一配、西北翼二配、西北翼四配，負(fù)責(zé)西北翼采區(qū)所有作業(yè)地點(diǎn)的供電。

2供電現(xiàn)狀與存在問題

（1）生產(chǎn)銜接變化較大，布局不夠合理。陽煤五礦井下采掘作業(yè)點(diǎn)多面廣，生產(chǎn)銜接與配電室布局步調(diào)不統(tǒng)一，主要存在中央采區(qū)作業(yè)頭面多，西北翼采區(qū)、南翼采區(qū)相對較少的現(xiàn)象，導(dǎo)致供電需求不平衡、不合理。中央采區(qū)最多時(shí)布置2個(gè)綜采面、13掘進(jìn)頭、10部膠帶運(yùn)輸機(jī)，而僅配置3個(gè)采區(qū)配電室，且距離采掘頭面較遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)頭面供電高壓電纜達(dá)2km以上，供電壓力較大、電力電纜壓降較高，現(xiàn)有的供電系統(tǒng)已不能滿足供電負(fù)荷的日益增大。（2）供電設(shè)計(jì)不夠合理。原有供電設(shè)計(jì)未能從采掘工作面整體布局考慮，對新開掘進(jìn)頭供電設(shè)計(jì)時(shí)，未預(yù)留該工作面其他巷道的供電電源，導(dǎo)致配電室一臺高壓開關(guān)或掘進(jìn)頭配電點(diǎn)一臺移動(dòng)變電站擔(dān)負(fù)多個(gè)非本工作面巷道的供電需求。隨著掘進(jìn)巷道的延伸以及采煤工作面的形成，采煤、掘進(jìn)供電系統(tǒng)及不同電壓等級電源共同存在，給后續(xù)理順采、掘供電系統(tǒng)、電氣設(shè)備和電力電纜變更、調(diào)整造成較大困難，而且嚴(yán)重影響采掘工作面的供電管理和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。（3）多種電壓等級電源并存。目前，我礦采煤工作面除進(jìn)回風(fēng)動(dòng)力系統(tǒng)外，工作面電氣設(shè)備已全部實(shí)現(xiàn)1140V或3300V電壓供電，完全可以滿足生產(chǎn)需要，系統(tǒng)較為合理。采煤工作面全面實(shí)現(xiàn)千伏級電壓供電將逐步推進(jìn)，目前8318采煤工作面將首次實(shí)現(xiàn)工作面設(shè)備全部千伏級電壓供電。掘進(jìn)工作面大多仍為660V電壓供電，部分巷道引進(jìn)EBZ-260巖巷綜掘機(jī)，采用1140V電壓供電，而該巷道其他動(dòng)力系統(tǒng)仍采用660V電壓供電，存在兩種電壓等級系統(tǒng)同時(shí)供電，對供電設(shè)計(jì)、現(xiàn)場管理形成較大困難。采區(qū)膠帶運(yùn)輸大巷多數(shù)以1140/660V兩種電壓同時(shí)供電。按照礦總體計(jì)劃安排，有多條膠帶運(yùn)輸巷完成了1140V電壓升級改造，改造后膠帶運(yùn)輸巷所需設(shè)備、電纜數(shù)量大大減少，減輕了現(xiàn)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(shù)量，對整個(gè)采區(qū)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化水平起到了很大的推動(dòng)和示范意義。（4）配電室管理相對落后。目前井下共設(shè)置13個(gè)配電室，其中11個(gè)為采區(qū)配電室，并承擔(dān)3大采區(qū)的供電任務(wù)。由于井下現(xiàn)場條件復(fù)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(bǔ)充少等因素，再按原來的供電方式來管理，采區(qū)供電管理難度很大。為此，改變原有的供電方式，加強(qiáng)配電室質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、防越級跳閘系統(tǒng)建設(shè)、電網(wǎng)智能化建設(shè)、電能質(zhì)量管控建設(shè)等，有比較積極的現(xiàn)實(shí)意義。系統(tǒng)供電方式存在諸多弊端：一是高壓開關(guān)所帶負(fù)荷較多，往往有多個(gè)掘進(jìn)頭，一旦發(fā)生故障，故障點(diǎn)難以確定,供電影響時(shí)間長，由于本位思想的存在.牽扯隊(duì)組經(jīng)?；ハ喑镀?，現(xiàn)場難以及時(shí)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(qū)配電室負(fù)荷較大，饋出至西北翼采區(qū)配電室負(fù)荷相對較小，但中央采區(qū)銜接計(jì)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(kuò)區(qū)銜接計(jì)劃非常緊張，但目前尚無配電室，動(dòng)力電源由距離2km以外的四采區(qū)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(xiàng)條件不具備大規(guī)模供電。四是配電室高低壓開關(guān)多，進(jìn)出墻電纜多，標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)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(shè)計(jì)抓起。從設(shè)計(jì)初期開拓、掘進(jìn)到采煤工作面的安裝，供電設(shè)計(jì)要統(tǒng)一考慮。減少電纜敷設(shè)及電纜二次回收，從掘開工作面設(shè)計(jì)就要按照采煤工作面使用電纜（通常為MYPTJ3×95）進(jìn)行設(shè)計(jì)，保障一次設(shè)計(jì)、一次安裝到位。（2）供電設(shè)計(jì)要遵循生產(chǎn)規(guī)劃設(shè)計(jì)，對沿線未開口的巷道按礦井銜接計(jì)劃提前考慮預(yù)留供電接口，保證掘開巷道開口供電設(shè)計(jì)能按照規(guī)劃進(jìn)行施工、安裝，減少供電系統(tǒng)的多次倒裝。（3）根據(jù)采掘頭面規(guī)劃設(shè)計(jì)，做好采區(qū)配電室、配電點(diǎn)硐室、設(shè)備列車及膠帶機(jī)、梭車等規(guī)劃選址，確保在掘進(jìn)過程中一次成巷，避免掘進(jìn)、采煤安裝過程中的多次開口、擴(kuò)幫調(diào)整。（4）井下采區(qū)配電室設(shè)計(jì)、建設(shè)要根據(jù)采區(qū)規(guī)劃合理選址，既滿足采區(qū)供電需要，又不造成資源的浪費(fèi)。針對部分采掘配電點(diǎn)、膠帶運(yùn)行配電點(diǎn)，供電線路多、設(shè)備多、供電級數(shù)多，應(yīng)采用動(dòng)力組合開關(guān)和真空組合啟動(dòng)器等配套選型，減少設(shè)備數(shù)量、線路敷設(shè)。使用電點(diǎn)設(shè)備趨于簡化，減少維護(hù)工作量。（5）強(qiáng)化機(jī)電管理人員設(shè)備安裝管理，在驗(yàn)收時(shí)必須提升相應(yīng)整改意見，生產(chǎn)隊(duì)組整改完畢后按流程，由各級分管、副總層層把關(guān)。加強(qiáng)機(jī)電運(yùn)行維護(hù)人員的培訓(xùn)，不僅要著眼細(xì)處，也要認(rèn)識全局。采煤工作面初采期各項(xiàng)設(shè)備都在磨合，負(fù)荷偏大應(yīng)該在合理范圍。對各級供電設(shè)備繼電保護(hù)定值不能隨意變動(dòng)，確保各級保護(hù)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(yùn)輸巷，推廣、改造使用同一電壓等級設(shè)備，減少井下移變使用數(shù)量、開關(guān)數(shù)量、電纜敷設(shè)數(shù)量。優(yōu)化設(shè)計(jì)、簡化設(shè)備使用、縮小供電設(shè)施管理半徑。（7）強(qiáng)化井下供電管理，提高井下安全生產(chǎn)的動(dòng)力來源是安全、穩(wěn)定、持續(xù)的供用電。各級人員對各環(huán)節(jié)電纜線路、高壓開關(guān)、動(dòng)力移變、低壓開關(guān)等設(shè)備設(shè)施及整個(gè)供電系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)化安全管理，一級級抓、一級級管，才能有效地、系統(tǒng)地抓好供電安全及現(xiàn)場安全。

4結(jié)語

礦井供電系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)安全的動(dòng)力，供電設(shè)計(jì)先于生產(chǎn)，著眼于礦井實(shí)際情況和行業(yè)發(fā)展趨勢，優(yōu)先考慮供電系統(tǒng)大網(wǎng)絡(luò)及各散射的配電布局，具有超前的布局和謀劃。合理優(yōu)化、簡化系統(tǒng)，采、掘工作面及輔助運(yùn)輸系統(tǒng)分開供電，提高供電系統(tǒng)的可靠性、安全性，方便設(shè)備的檢修與維護(hù)，保證了井下生產(chǎn)的正常有序。在現(xiàn)代化的礦井電力系統(tǒng)優(yōu)化改造中,達(dá)到供電系統(tǒng)設(shè)備最佳配置，減少設(shè)備投入，降低維護(hù)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，縮小管理半徑，提高礦井電源質(zhì)量，延長電氣設(shè)備使用壽命，使供電系統(tǒng)更可靠性，為煤礦生產(chǎn)、安全提供有力保障。

作者：閆倫順 單位：陽煤集團(tuán)五礦機(jī)運(yùn)區(qū)