井下供配電系統設計與選型

楊永忠

（新疆天富小溝礦業有限責任公司，新疆 石河子 832026）

隨著科學技術的發展，目前我國各大礦區均已采用綜合機械化開采方式采煤。綜合機械化開采具有機械化程度高、開采效率高等優勢，然而，采用該方法井下巷道和工作面需要布置的生產和安全電氣設備也較多[1-3]，因此，井下供配電系統的平穩運行是保證井下正常生產和安全的前提[4-5]。

1 工程概況

新疆天富小溝礦業位于石河子市西南部，距離石河子市區75km，隸屬于沙灣縣管轄。井田走向長度3.5km，傾向寬度0.9km，面積約3.47km2。根據井田的實際地質條件及煤層賦存情況，決定采用走向長壁后退式開采方法，接替采區的掘進工作和首采面的開采工作同時進行。井下機電設備臺數較多。

2 井下負荷及下井電纜選擇

2.1 負荷統計

設備總臺數：62臺（工作臺數45臺，備用臺數17臺）；

設備裝機總容量：4867.5kW；

工作總容量：4053.9kW；

采用需用系數法進行計算后，計算負荷為：

有功功率：P=3129kW；

無功功率：Q=612kVar；

視在功率：S=3188kVA ；

無功補償后有功功率：COSφ=0.93，折合噸煤耗電量 15.63kW·h/t。

2.2 下井電纜

井下計算電流：正常涌水量時I=285A，最大涌水量時Ij=307A。經計算，同時為保證在礦井一回路供電發生故障時，設備仍可由另一回路正常供電，下井電纜選用二回MYJV22-3.6/63×120型煤礦用鋼帶鎧裝阻燃電纜，電纜參數滿足安全電流、電壓降（△U=2.62%）、熱穩定（允許熱穩定電流為38.10kA）和經濟電流密度要求。從電纜安全運行考慮，下井電纜經主平硐入井至下山主變電所，全長1300m，電纜沿幫吊掛。

3 井下供電及設備選型

3.1 井下供電方案

井下負荷主要集中在以下幾處：下山帶式輸送機和軌道下山提升機，以主排水泵為中心的井底車場附近的負荷，采煤運輸順槽內的可伸縮帶式輸送機頭處的可伸縮帶式輸送機負荷，采煤工作面設備和上下順槽設備負荷，掘進工作面設備負荷。

（1）根據井下設備負荷位置，將主變電所布置在主排水泵房與井底車場的相鄰處，由下山變電所向主變電所引入兩回路6kV電源母線。主變電所供電范圍主要包括：采煤工作面及工作面順槽、掘進工作面、主排水泵房、井底車場等。主排水泵采用QJGR-75/6型礦用隔爆高壓交流軟啟動器降壓起動。在掘進工作面布置有局部通風機，局部通風機采用不同母線段的雙回660V電壓、專用開關、專用電纜供電，通風機的控制開關選用ZJT-30/660SF型礦用隔爆變頻調速裝置。

（2）在+1190m采煤運輸順槽內的可伸縮帶式輸送機頭處，布設一臺礦用隔爆KBSGZY-500/66/1.2kV型移動變電站。該變電站向運輸順槽的帶式輸送機、運輸石門膠帶機、兩個掘進工作面的可伸縮帶式輸送機及無極繩絞車供電，供電電壓1140V。上述膠帶機均采用QJR-200/1140型礦用隔爆交流軟啟動器起動。

（3）在+1190mB4采煤運輸順槽距采煤工作面100m處，設一臺礦用隔爆KBSGZY-1600/66/1.2kV型移動變電站，以1140V電壓向工作面采煤機及可彎曲刮板運輸機配電。設礦用隔爆KBSGZY-500/66/0.69kV型移動變電站一臺，以660V電壓向運輸順槽內的刮板轉載機、破碎機等設備配電。配電點6kV電源引自主變電所。

（4）在+1270mB4采煤回風順槽距采煤工作面100m處，設一臺礦用隔爆KBSGZY-500/66/0.69KV型移動變電站，以660V電壓向工作面回風順槽內的乳化液泵站、噴霧泵等設備配電。配電點6kV電源引自主變電所。

（5）在距+1190mB8運輸順槽掘進面100m處設掘進面配電點。設一臺礦用隔爆KBSGZY-500/1010/0.69kV 型移動變電站，向掘進機、轉載機、調度絞車、探水鉆等設備配電，配電電壓660V。配電點6kV電源引自主變電所。

（6）在距+1270mB8回風順槽掘進面100m處設掘進面配電點。設一臺礦用隔爆KBSGZY-500/1010/0.69kV型移動變電站，向掘進機、轉載機、調度絞車、探水鉆等設備配電，配電電壓660V。配電點6kV電源引自主變電所。

3.2 井下供電電壓等級

井下供電電壓參數如下：高壓配電電壓6kV，低壓配電電壓660V，綜采工作面配電電壓1140V，照明設備配電電壓127V。

3.3 井下主變電所

主變電所接線方式為單母線分段、分列運行。主變電所高壓配電開關選用PBG49-10型礦用隔爆高壓真空配電裝置，低壓配電開關選用KBZ-400（200）/660型礦用隔爆真空饋電開關，主排水泵選用QJGR-75/6型礦用隔爆高壓交流軟啟動器降壓起動，照明電源選用ZBZ4/660M型礦用隔爆照明信號綜合裝置。根據井下負荷情況，主變電所選用兩臺KBSG-200/66/0.69kV礦用隔爆干式變壓器。

主要電氣設備的校驗：6kV母線計算最大短路電流IK2=4.33kA，Ic=11.04kA；0.66kV母線計算最大短路電流IK3=13.69kA，Ic=34.9kA；1.2kV母線計算最大短路電流IK3=4.76kA，Ic=12.13kA；660V KBZ-1000/660極限分段能力15kA＞13.69kA，滿足要求；1140V KBZ-500/1.14極限分段能力12.5kA＞4.76kA，滿足要求；高壓電纜 MYJV22-3.6/6-3×25允許熱穩定電流7.94kA＞4.33kA，滿足要求。

井下主變電所內的設備布置與供電系統圖一致，雙行排列，高低壓設備各占一邊，低壓設備長度超過高壓設備部分改為低壓設備雙面布置。

3.4 井下照明

井下主石門、車場、主、副斜井井筒、工作面運輸巷、避難硐室及機電硐室均設置固定照明。照明燈具采用DGS60-13/127B型礦用隔爆節能燈；采煤工作面照明燈具采用KBY-62型礦用隔爆熒光燈；在下山提升機硐室、下山膠帶運輸機硐室、井下運輸調度室、下山變電所、主變電所等處除設置固定照明外，還設置BAJ52型防爆應急燈。礦燈及充電架數量：礦井井下工人在籍人數Ng=369，礦燈數Nd=369×1.5=554，充電架數Nj=554÷102=5.4取6，備用充電架數Nb=2，礦燈房面積60m2。在主變電所、軌道上山絞車硐室、避難硐室等處設BAJ52防爆型應急照明燈。

4 加強電氣安全管理

4.1 加強人才管理和培訓

任何行業，人才總是制約其發展質量的最重要因素，礦井電氣設備管理及運行也是如此。因此要提高礦井電氣設備的運行安全性，必須從根本上加強機電相關專業隊伍的建設，具體措施主要有：大力引進機電相關專業高素質人才，建立定期培訓制度及時學習和補充新的知識結構，外派技術人員到先進的礦山或科研單位掛職鍛煉和交流。

4.2 加強行政管理

加強行政管理，從制度上解決電氣設備的運行及安全。可建立獎懲機制，做到獎罰分明，激勵員工及技術人員的工作熱情，使施工隊伍可以積極主動地投入工作。建立檔案機制，每臺設備都有相應的檔案，做到定期維護、定期記錄，如發現可能有出現問題的征兆，應采取相應措施及時解決。

5 結論

（1）根據新疆天富小溝礦業井下設備布置臺數及類型對井下負荷進行了計算，并對下井電纜進行了選型；

（2）對井下供配電方法和設備進行了選型設計，主要包括：供電方案、變電所位置、供電電壓、設備配置等，并闡述了如何加強井下電氣設備安全管理。