淺談煤礦井下供電設(shè)計(jì)

摘 要：煤礦井下供電設(shè)計(jì)是保障供電安全的理論基礎(chǔ)，只有科學(xué)合理的進(jìn)行供電設(shè)計(jì)才能夠保障企業(yè)供電穩(wěn)定，科學(xué)合理的供電還可節(jié)約電纜等大型材料的投入，為企業(yè)節(jié)約成本做出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：供電設(shè)計(jì)；負(fù)荷變更；標(biāo)幺值；節(jié)約成本

電是煤礦井下生產(chǎn)的主要能源，供電的可靠、安全及質(zhì)量直接關(guān)系著煤礦的安全和生產(chǎn)。因此合理的供電設(shè)計(jì)顯得尤為重要。曉明礦是一個(gè)老礦井，1958年破土興建，1968年正式移交生產(chǎn)，設(shè)計(jì)能力為600kt/a，經(jīng)多改擴(kuò)建后核定生產(chǎn)能力為1950kt/a，井下動(dòng)力設(shè)備電壓6000V、690V，信號(hào)、照明電壓127V，根據(jù)生產(chǎn)安排平均每年有3到4個(gè)采煤工作面先后開采，因此井下生產(chǎn)工作面變動(dòng)頻繁，生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，井下供電系統(tǒng)必須隨生產(chǎn)變動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，而每一個(gè)新工作面都必須要有供電設(shè)計(jì)作為技術(shù)保障。

1 供電基本要求

1.1 供電可靠性

煤礦供電出現(xiàn)中斷，不僅會(huì)影響產(chǎn)量，而且有可能引起人身事故，甚至可能毀壞礦井。因此，煤礦對(duì)供電的最重要要求就是供電的可靠性和不間斷，即使在電力系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，也必須保證一類負(fù)荷正常供電，保障礦工人身安全。

1.2 供電安全性

由于煤礦井下有瓦斯和煤塵爆炸的危險(xiǎn)，所以要特別注意防爆電氣設(shè)備的使用，保證防爆性能，尤其是在綜采工作面的回順。另外，井下環(huán)境潮濕，工作空間小，光線差，易發(fā)生人身觸電事故，必須采取一系列的安全技術(shù)措施，以確保對(duì)煤礦供電的安全性。

1.3 供電質(zhì)量

在供電質(zhì)量上煤礦要求供電電壓的穩(wěn)定和交流頻率的穩(wěn)定。煤礦中普遍使用三相異步電動(dòng)機(jī)，而這種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與外加電壓的平方成正比；轉(zhuǎn)速與交流頻率成正比。若供電電壓和頻率發(fā)生較大變化，就會(huì)直接影響電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至?xí)股a(chǎn)設(shè)備不能工作。

1.4 供電經(jīng)濟(jì)

隨著近兩年煤炭售價(jià)降低，越發(fā)顯得節(jié)約生產(chǎn)成本的重要，因此在供電設(shè)計(jì)中合理選擇用電設(shè)備，避免電能浪費(fèi)，使用適當(dāng)截面電纜減少材料投入等都直接與生產(chǎn)成本掛鉤。

2 供電設(shè)計(jì)主要程序

生產(chǎn)中的礦井有新增加采區(qū)、新安設(shè)采煤工作面、新掘進(jìn)工作面都需要進(jìn)行供電設(shè)計(jì)，以確保整個(gè)供電系統(tǒng)能夠安全、可靠的為生產(chǎn)服務(wù)。

2.1 準(zhǔn)備工作

下面以曉明礦N2722運(yùn)輸掘進(jìn)工作面為例進(jìn)行供電設(shè)計(jì)。該掘進(jìn)工作面為北二七層采區(qū)的工作面，首先根據(jù)采區(qū)位置及工作面拉門點(diǎn)確定由北二七層變電所為其供電，配電點(diǎn)設(shè)置在拉門點(diǎn)附近皮帶小川內(nèi)。根據(jù)工作面長(zhǎng)度擬定設(shè)備投入及布置方案，繪制供電系統(tǒng)圖。

依據(jù)工作面用電設(shè)備的功率及使用情況可確定需用容量及高壓工作電流，以此確定變電站最小容量及高壓電纜的最小截面。同時(shí)還需驗(yàn)算高壓電流的熱穩(wěn)定性。

2.2 低壓電纜的選擇

在滿足機(jī)械強(qiáng)度要求的前提下，低壓電纜在選擇時(shí)需根據(jù)用電設(shè)備容量確定電纜載流量，同時(shí)根據(jù)供電距離驗(yàn)算電壓損失，以保障設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電纜不發(fā)熱，電動(dòng)機(jī)等設(shè)備不能欠電壓運(yùn)轉(zhuǎn)，否則電動(dòng)機(jī)會(huì)因電壓降低導(dǎo)致過(guò)流，甚至可能燒毀設(shè)備。

2.3 短路電流計(jì)算

供電系統(tǒng)的故障中，電氣設(shè)備短路的危害最嚴(yán)重，為避免短路事故擴(kuò)大，必須對(duì)供電系統(tǒng)中的所有電流進(jìn)行短路電流計(jì)算，確保發(fā)生事故時(shí)，開關(guān)靈敏度可靠，動(dòng)、熱穩(wěn)定性達(dá)到要求。低壓電流短路電流計(jì)算時(shí)，通過(guò)計(jì)算供電設(shè)備總電抗、阻抗來(lái)得到線路末端兩項(xiàng)最小短路電流。高壓電流短路電流計(jì)算時(shí)，需統(tǒng)計(jì)高壓變電所上級(jí)、下級(jí)供電設(shè)施及井下高壓電纜的長(zhǎng)度，通過(guò)表要值計(jì)算得到三項(xiàng)最大及兩項(xiàng)最小短路電流并對(duì)整定值及設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)。

2.4 短開關(guān)的選擇和整定

根據(jù)設(shè)備的容量和配電方式可確定各設(shè)備使用的開關(guān)，依據(jù)工作電流、短路電流合理設(shè)置整定值，保證開關(guān)在過(guò)載、短路、漏電等故障時(shí)能夠迅速準(zhǔn)確的判斷故障，避免事故擴(kuò)大，幫助判斷故障原因。

2.5 其它方面

一個(gè)合理的掘進(jìn)供電系統(tǒng)中，還需對(duì)信號(hào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算，配電點(diǎn)選漏方式、風(fēng)電、瓦斯電的斷電范圍確定等多方面進(jìn)行綜合驗(yàn)算分析，最終確定供電方案。

3 設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題

井下供電系統(tǒng)中增加用電負(fù)荷和延長(zhǎng)使用電纜時(shí)，必須要求施工單位辦理符合變更審批，對(duì)用電設(shè)備的容量、電纜的短路電流進(jìn)行驗(yàn)算，確定上級(jí)饋電開關(guān)、電站低壓值、高爆開關(guān)整定值應(yīng)如何進(jìn)行調(diào)整，以免因私自接設(shè)用電設(shè)備，造成供電系統(tǒng)末端短路電流變小或負(fù)荷電流變大，上級(jí)保護(hù)拒動(dòng)或勿動(dòng)。

煤礦井下的作業(yè)人員素質(zhì)參差不齊，有時(shí)會(huì)違反供電設(shè)計(jì)中的要求進(jìn)行施工，這就需要管理人員經(jīng)常深入現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)供電設(shè)施的整定值、保護(hù)情況、配電點(diǎn)供電方式進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)不規(guī)范的施工情況必須及時(shí)整改。

煤礦井下作業(yè)環(huán)境復(fù)雜多變，有很多不可確定的因素，掘進(jìn)工作面的施工長(zhǎng)度，切眼位置，用電設(shè)備也會(huì)隨著斷層、煤質(zhì)等發(fā)生變化，與此同時(shí)供電設(shè)計(jì)也必須進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，更改的用電設(shè)備、電流都要重新進(jìn)行驗(yàn)算，以確保設(shè)計(jì)與實(shí)際相符，滿足生產(chǎn)需要。

4 當(dāng)前經(jīng)濟(jì)形式下的供電管理

供電系統(tǒng)的材料投入在礦井成本中占了很大部分，因此在供電設(shè)計(jì)中必須考慮使用適當(dāng)截面的電纜，在滿足供電距離的要求下盡量使用低截面的電纜，合理優(yōu)化配電方式，減少干線電纜的投入。

加強(qiáng)以采煤機(jī)為主的電纜管理，井下采煤機(jī)使用的電纜因受采高影響，經(jīng)常容易出現(xiàn)折返段受力，控制線或動(dòng)力線損壞的現(xiàn)象，要加強(qiáng)這部分電纜的日常檢查和維護(hù)，盡量避免電纜刮卡，延長(zhǎng)電纜使用年限。

加強(qiáng)材料審批，井下施工中嚴(yán)禁各單位剁電纜，在哪里用，用多長(zhǎng)的電纜或信號(hào)線在施工前必須計(jì)劃好，領(lǐng)料是直接領(lǐng)取相應(yīng)長(zhǎng)度的電纜。同時(shí)加大電纜修理車間的修補(bǔ)力度，升井的短電纜要及時(shí)進(jìn)行火補(bǔ)及修復(fù)，已備井下生產(chǎn)需要。

5 結(jié)束語(yǔ)

在曉明礦井下供電系統(tǒng)中，我們一直堅(jiān)持科學(xué)合理的供電設(shè)計(jì)以及及時(shí)到位的現(xiàn)場(chǎng)管理，通過(guò)各級(jí)人員的共同努力，保障礦井供電的可靠、安全及質(zhì)量，并且從自身做起，培養(yǎng)人人都是主人翁的節(jié)約意識(shí)，合理使用，不浪費(fèi)材料，切實(shí)為企業(yè)的安全和效益做出最大努力。

參考文獻(xiàn)

[1]顧永輝.煤礦電工手冊(cè)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1995.

[2]孫國(guó)蘭.煤礦電工學(xué)[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2006.

[3]胡天祿.礦井電網(wǎng)的漏電保護(hù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1987.

[4]劉延緒.煤礦井下供電的三大保護(hù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1999.

作者簡(jiǎn)介：李會(huì)軍（1966-），男，助理工程師，1989年畢業(yè)于阜新煤炭工業(yè)學(xué)院，現(xiàn)任鐵煤集團(tuán)曉明礦安檢大隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)。