煤礦井下采區供電系統設計技術探析

摘 要：本文詳細介紹煤礦井下采區供電系統設計的方法和步驟，并介紹井下采區供電設計的相關技術措施，對今后煤礦井下采區供電設計技術工作具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：煤礦；供電系統；設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.048

1 引言

近年來，隨著科學技術的不斷進步，越來越多的綜合自動化設備被應用到煤礦企業井下開采過程中，這些采掘設備自動化程度高，很大程度上減少了井下工作人員的勞動量也增加了礦井的產量，但伴隨而來的問題是，井下采區供電負荷的劇增，給煤礦井下采區供電系統的設計帶來了一定的困難。下文將結合某工程實際，詳細介紹煤礦井下采區供電系統設計的方法和步驟，并介紹井下采區供電設計的相關技術措施。

2 井下采區供電設計方法

（1）工程概況。本采區正常生產時將同時存在2個綜采工作面、4個綜掘工作面、排水泵、膠帶運輸大巷膠帶輸送機及其它附屬負荷。限于篇幅有限本文不再列舉負荷統計表。按照需要系數法將本采區供電負荷統計如下：有功功率：3464.2kW；無功功率：3431.8kVar；視在功率：4884.7kVA。

（2）供電方案。根據負荷統計及設備分布情況，設計在大巷中部位置附近設置1個采區變電所，擔負該采區開采時所有電氣設備的供電任務。該變電所電源引自井下中央變電所10kV不同母線段，電纜沿巷道吊掛敷設，每回長約1km。

1）變電所電源電纜選擇

故該變電所設計選用兩回MYJV22-10kV-3×240mm2電力電纜，正常情況下分列運行。當任一回電源電纜故障時，另外一回電源電纜能承擔變電所內全部供電任務。

2）變電所變壓器的選擇。變電所內設置兩臺變壓器主要供采煤工作面排水泵、綜掘工作面排水泵、采煤工作面回柱絞車、所內照明及附近大巷低壓設備的用電，設計選用2臺KBSG-500/10/0.69礦用干式變壓器，一用一備。

（3）采煤工作面供電。采煤工作面的采煤機、刮板運輸機、轉載機、破碎機、可伸縮帶式輸送機、乳化液泵、噴霧泵設備采用1140V電壓供電，回柱絞車、潛水泵等設備采用660V電壓供電。采煤工作面除可伸縮膠帶輸送機外設備采用2臺移動變電站供電，1臺KBSGZY-1250/10/1.2型移動變電站供采煤機、刮板輸送機用電；1臺KBSGZY-800/10/1.2型移動變電站供轉載機、破碎機、乳化液泵、噴霧泵等設備用電。另外，采煤工作面順槽膠帶輸送機機頭設1臺KBSGZY-630/10/1.14型移動變電站，1臺KBZ-400礦用隔爆型低壓真空配電裝置，4臺QBZ-80礦用隔爆型低壓磁力啟動器，2臺ZBZ-4/133礦用隔爆型信號照明綜保裝置。工作面回柱絞車和潛水泵由主變電所660V電壓直接供電。

工作面設KJZ-1500/1140Z-6型和KJZ-1500/1140Z-8型組合開關各一套，其中KJZ-1500/1140Z-6型6組合開關2回供采煤機，一用一備；2回供刮板輸送機雙速電機，兩用兩備；剩下2回路備用。KJZ-1500/1140Z-8型8組合開關2回供乳化液泵；2回供噴霧泵；1回供轉載機；1回供破碎機；剩下2回路備用。

（4）綜掘工作面供電。在每個綜掘工作面設1臺KBSGZY-800/10/1.2型移動變電站、2臺型號為KBZ-400隔爆型真空饋電開關、7臺QBZ-80隔爆型磁力啟動器、3臺ZBZ-4/133信號、照明綜合保護裝置供綜掘工作面綜掘機、可伸縮膠帶輸送機、刮板輸送機、除塵風機、照明、信號控制等設備用電。潛水泵由主變電所660V電壓直接供電。

3 井下采區供電設計技術措施

（1）盡量采用較高電壓等級對設備供電。隨著采掘工作面的不斷延伸以及設備功率的不斷增加，現在煤礦井下供電壓降越來越大，然而按照《煤礦井下供配電設計規范》中相關規定正常運行時電動機的端電壓允許偏移額定電壓的±5%，個別特別遠的電動機允許電壓偏移-10%。在實際設計中為了解決電壓損失不滿足規范要求的問題，設計方案往往采取加大供電電纜截面的措施，這樣勢必會增加煤礦企業生產成本，也提高了施工難度。

而在對井下采區供電系統進行設計時如果能夠充分意識到這一點，盡量提高電氣設備的供電電壓等級，比如綜采設備采用3300V電壓供電，減少660V電壓等級設備的應用，針對比較偏遠的工作面，近幾年也出現很多采取10kV（6kV）電壓直接深入工作面供電的案例，這樣提高供電電壓等級后，供電線路的電壓損失可以有效降低，供電質量得到有效提高，同時供電線路的電能傳輸效率也得到顯著的增強。

（2）電纜型號及截面的選擇。在對煤礦井下供電系統進行深化設計時，很重要的一部分是對電纜型號及截面進行選型、校驗。一般步驟為根據設備計算電流初步選擇電纜截面、按照電壓損失及經濟電流密度對所選電纜進行校核，條件充分時還需要對電纜進行動、熱穩定校驗。煤礦供電的首要條件即為安全可靠性，在選擇電纜時也應適當考慮充分的裕度，以確保供電電纜正常穩定、節能經濟的供電運行。

（3）電動機啟動方式的選擇。在對井下供電系統進行設計時，一般針對額定功率相對較小的機電設備采取直接啟動的方式，這種設備啟動電流較小，不會對供電系統造成很大的沖擊，直接啟動不僅可以節約投資還可以簡化設備的控制系統，有利于日常操作及維護。

對于額定功率較大的機電設備，比如帶式輸送機和采煤機，在進行供電設計時一般采用高壓變頻啟動的方式。針對個別較大功率的設備也可以采取提高供電電壓至3300V直接啟動的方式。無論采取何種啟動方式，均應在安全、穩定供電為基礎的前提下盡量節約成本。

參考文獻：

[1]李立軍，李峰，王振江，劉艷秋，王樹海.綜采遠距離供電供液方案的設計與應用[J].煤礦安全，2000（12）.

[2]李占平.綜采工作面遠距離供電供液系統設計與應用[J].煤礦開采，2012（03）.