煤礦企業供電系統優化設計實例

薛 冰 孫光輝

（肥城曹莊煤礦有限公司，山東 肥城 271601）

0 前言

隨著煤礦井下生產工作面不斷向前延伸、擴大，高壓供電電纜及設備安全與否，直接關系著礦井的生產安全。由于煤礦井下環境條件的特殊性，在采掘過程中容易產生有爆炸危險的瓦斯和煤塵，為了確保安全和正常的生產，合理優化煤礦井下供電系統是十分重要的。

1 供電優化方案研究的意義

根據我公司采場接續的要求，井下供電本著既滿足生產需求，又降低供電成本提高效益的原則，我公司機電部制定了井下供電系統優化方案，該優化方案有利于解決供電負荷大帶來供電電纜過熱、過載，保護裝置校驗不靈敏，供電線路不合理，供電線路損耗大、無用功大等問題，為公司的安全供電提供有力的保障。

2 現礦井供電方式及現狀分析

曹莊煤礦公司受水威脅嚴重，礦井主排水和供電壓力日益加大，隨著采場的延伸，生產戰線的延長，供電設備的增加，電纜布局越來越復雜。井下6KV電源分別有35KV變電所供至各水平中央變電所，各水平中央變電所供至各采區變電所，采區變電所供至各采煤面、掘進頭，樹干式接線方式供電可靠性差，一個故障點可引起多個地點停點，且故障點排查難，隨著2012年新采區的增加，干式變壓器的更換，現供電線路、供電空間己不能滿足生產需求。

井下高壓供電線路己深入各個采掘負荷中心，其供電是否安全可靠，不僅影響產量，而且影響工程進度。因此井下高壓供電可靠運行在礦井供電中有著很重要的地位，煤礦井下高壓供電可靠運行不僅與系統設計有關，還與組成系統每個組件的安全可靠有關，因為井下高壓供電系統中各種設備只要一個出現故障，整個系統就會受到影響。因此不僅要關心系統本身的設計還要在設備出現故障的薄弱環節出現故障前進行預防、檢修、更換。一般煤礦井下高壓供電系統常出現的問題有以下幾種：

（1）高壓線路故障：由于煤礦井下環境比較復雜，井下高壓供電系統中電纜成了安全可靠性的薄弱環節。

（2）高壓防爆開關故障：雖然井下礦用高壓防爆開關都具有高壓漏電和絕緣監視保護功能，但由于變壓器高低壓側腔體之間沒有有效的連鎖保護裝置，使得高壓開關和變壓器、低壓饋電開關之間的保護不能夠形成有效的配合，致使高壓開關失去了應有的保護功能，因此，會出現漏電、過流和短路等問題，另外，高壓負荷開關出頭接觸不良，產生弧光或放電，高壓負荷開關帶載停送變電站，也會導致高壓斷電事故心。

（3）繼電保護故障：目前，煤礦井下高壓供電系統中均為6KV系統，較多采用的是直流操作的定時限過電流保護，和瞬時電流速斷保護，保護整定的計算效驗起著至關重要的作用。保護定值的配合及整定不合理，在出現故障時，會出現越級動作的現象，造成事故的擴大化，影響正常的生產。

（4）變電所數量較多，管理有難度：目前采區變電所較多且為分級供電，點多面廣地點分散，一旦發生供電事故影響范圍較大，而且恢復供電時間較長，從而影響正常生產，對公司順利完成生產目標有較大影響。進一步完善礦井供電，優化供電系統，采用集中供電方式，減少供電地點多而帶來的檢修難度以及事故后恢復供電時間長等不利因素，減少供電事故對安全生產帶來的影響，對礦井安全生產具有重要意義。

3 供電系統優化方案及實施措施

3.1 優化供電方案

井下目前在用變電所分布在各個采區，為生產服務，供電方式采用一級控制一級的方式，且地點比較分散，一旦發生供電事故影響范圍較大，而且恢復供電時間較長。

根據上述分析擬定井下設置兩個主變電所，其中上組煤主變電所位置選擇在原北翼四號機頭變電所，兩回路供電，分段運行。該位置處于采區的中心位置，對今后的供電延伸較為有利。下組煤主變電所位置選擇在原變電所，兩回路供電，分段運行，對采區及將來新采區延伸供電。該位置處于采區的中心位置，對今后的供電延伸較為有利。該方案既解決了供電地點分散的問題，而且減少了設備重復投入，提高了供電可靠性，減少了資金浪費。

3.2 措施實施

措施一：對井下供電保護整定進行重新計算，效驗，嚴格按照計算值對保護器進行整定。制定有效的管理制度，從設計、計算、效驗、安裝、現場落實、日常巡檢、定期檢查檢修等環節嚴格把關。

（1）為了避免電纜事故的發生，提高高壓線路的可靠性，電纜在敷設時要留有一定的富余系數，敷設時要高標準、嚴要求，嚴格按照規定要求吊掛。

（2）為加強煤礦井下高壓防爆開關的安全可靠性，我們在選擇高壓開關時，其斷流容量不得小于變電所母線上的實際短路容量，嚴格按照《煤礦安全規程》規定的標準、周期對高壓防爆開關進行耐壓試驗，避免擊穿“放炮”引起短路故障。還要對高壓防爆開關進行維護、保養、檢修，對負荷變化了的高壓開關的保護裝置要及時重新進行計算和整定，并且定期檢修。

（3）機電部安排專人負責低壓電氣設備和高壓配電裝置過流保護裝置的整定和管理工作，加強對此項工作的檢查和指導。

（4）新投產的采區，在采區供電設計時，對保護裝置的整定值進行計算、校驗，機電安裝人員應按設計要求進行安裝整定、調整。

（5）運行中的電氣設備的保護裝置，由電氣維修工負責定期檢查，如發現有誤動作或整定值選擇有差錯時，應查明原因，由機電技術人員根據實際情況作必要的改動。

措施二：各采區采用移動變電站供電方式，延伸高壓供電距離，縮短低壓供電距離，即提高了供電質量，又減少了電纜投入。

新安采區變電所要求必須雙回路供電，電纜及開關投入較多，對于滿足距離較遠的工作面推采需要新安變電所，投資較大，管理也增加了難度，此類情況選擇移動變電站的供電方式，相對于變電所在安裝難度、硐室標準要求、設備投入、安裝周期等方面都將大大降低難度和成本，移動變電站靠近工作面安設，只需一根高壓電纜、一臺移動變電站，能夠大大減少低壓電纜的投入，供電距離的縮短也提高了供電質量，有效的減少了低壓保護整定供電事故的發生。

措施三：采用主變電所供電方式，兼顧多采區供電，減少采區變電所個數，一旦發生供電事故即縮小了事故影響范圍，又減少了供電事故影響時間。不僅減少了維修人員的檢修壓力，而且對安全生產提供了有力保障。

采用主變電所供電方式，減少了供電環節帶來的諸多不便，設備投入少，供電集中，便于巡查、檢查、檢修，便于管理。

4 結語

通過供電優化改造，減少了供電環節，減少了供電事故的發生，提高了供電系統的安全可靠性，取得了顯著地經濟和社會效益。

［1］陳國強.提高煤礦供電系統可靠性的措施與對策[J].能源技術與管理，2007(1).