煤礦井下掘進(jìn)工作面供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究與應(yīng)用

王文建

（山西新元煤炭有限責(zé)任公司機(jī)電動力部，山西 壽陽 045400）

由于現(xiàn)階段煤礦井下供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜，供電系統(tǒng)不完善或不合理，將會導(dǎo)致供電系統(tǒng)的運(yùn)行中斷。為提升供電系統(tǒng)的安全性和可靠性，現(xiàn)針對新元公司3411輔助進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)掘進(jìn)工作面展開供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究。

1 供電情況簡介

新元公司3411輔助進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)掘進(jìn)巷道由南向北布置，設(shè)計(jì)全長1946.6m，兩條巷道的掘進(jìn)方式都采用綜掘、巷道掘進(jìn)，電壓等級為1140V/660V。3411輔助進(jìn)風(fēng)巷主要設(shè)備有掘進(jìn)機(jī)、煤溜、皮帶機(jī)、皮帶漲緊、四臺風(fēng)機(jī)、水泵；回風(fēng)巷設(shè)備主要有掘進(jìn)機(jī)、皮帶、煤溜、水泵。掘機(jī)采用動力1140V電壓等級供電，皮帶、皮帶漲緊車、水泵、煤溜、風(fēng)機(jī)采用660V電壓等級供電。

2 供電方案說明

供電前期將移動變電站的三臺變壓器置于巷道附近3412配電點(diǎn)，負(fù)責(zé)前期掘進(jìn)時(shí)皮帶機(jī)、綜掘機(jī)、局扇風(fēng)機(jī)等各類設(shè)備用電。隨著巷道掘進(jìn)距離的增長，為保證供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，巷道掘進(jìn)到800～1000m時(shí)，需要在合適的位置開掘配電點(diǎn)硐室建立中部配電點(diǎn)，將前期供電的移動變電站移至該配電點(diǎn)，由該配電點(diǎn)分別向順槽里和順槽外供電，為后期掘進(jìn)時(shí)的所有設(shè)備供電，或通過對主干線電纜并相增大供電電纜截面，提升整個供電系統(tǒng)的可靠性。

3 煤礦井下采掘工作面供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

根據(jù)實(shí)際情況，對新元公司3411輔助進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)井下采掘工作面供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行簡要的分析、研究，并實(shí)際應(yīng)用，具體內(nèi)容如下：

3.1 擬定供電系統(tǒng)的原則

（1）保證供電可靠，力求使用開關(guān)、起動器、使用電纜的數(shù)量應(yīng)最少。

（2）原則上一臺起動器控制一臺設(shè)備。

（3）采區(qū)變電所動力變壓器多于一臺時(shí)，應(yīng)合理分配變壓器負(fù)荷，通常一臺變壓器擔(dān)負(fù)一個工作面用電設(shè)備。

（4）變壓器盡量不并聯(lián)運(yùn)行。

（5）掘進(jìn)工作面與回采工作面的電氣設(shè)備應(yīng)分開供電，所有掘進(jìn)工作面的局扇機(jī)應(yīng)具備設(shè)三專（專用變壓器、專用開關(guān)、專用線路）兩閉鎖（風(fēng)電閉鎖、瓦斯電閉鎖）。

3.2 3411輔助進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)供電系統(tǒng)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表

3411輔助進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)供電系統(tǒng)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)情況，如下表1所示。

表1 3411輔助進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)供電系統(tǒng)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表

3.3 低壓電纜的選擇和校驗(yàn)

（1）電纜型號的確定

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，必須選用取得煤礦礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志的阻燃電纜，故選擇MYP/MY型礦用移動式橡套軟電纜。

（2）電纜截面的選擇計(jì)算

常用礦用橡套軟電纜的載流量情況表如下表2所示

表2 常用礦用橡套軟電纜的載流量情況表

① 持續(xù)允許電流選擇電纜截面

向單臺或兩臺電動機(jī)供電的電流計(jì)算，其實(shí)際工作電流可取電動機(jī)額定電流或兩臺電動機(jī)額定電流之和。

向三臺以上（包括三臺）電動機(jī)供電的電流可按下式計(jì)算：

② 按運(yùn)行時(shí)的電壓損失校驗(yàn)截面

變壓器運(yùn)行時(shí)的電壓損失包括變壓器的電壓損失和電纜的電壓損失兩部分，電纜選擇最長線路。

電壓損失由三個部分組成：

式中：

ΔUT—變壓器中的電壓損失，V；

ΔU1—干線電纜中的電壓損失，V；

ΔU2—支線電纜中的電壓損失，V。

直線電纜一般按機(jī)械強(qiáng)度的最小截面初選，按允許持續(xù)電流校驗(yàn)，即可選擇。選擇干線電纜截面時(shí)，如果干線電纜不長，應(yīng)先按電流的允許持續(xù)電流初選；當(dāng)干線電纜較長時(shí)，應(yīng)先按允許持續(xù)電流初選，按允許電壓損失校驗(yàn)電纜截面進(jìn)行電纜的選型。井下低壓電網(wǎng)在不同額定電壓下的最大電壓損失值，如下表3所示。

表3 井下低壓電網(wǎng)在不同額定電壓下的最大電壓損失值

3.4 兩相短路電流的計(jì)算

3.5 電氣設(shè)備的選擇及保護(hù)裝置的整定及校驗(yàn)

低壓電氣設(shè)備的選擇和保護(hù)裝置的整定與校驗(yàn)，主要是對低壓控制開關(guān)的選型并對其保護(hù)裝置進(jìn)行整定及靈敏度的校驗(yàn)，保證開關(guān)各種參數(shù)及保護(hù)裝置靈敏度在規(guī)定范圍內(nèi)。其中低壓開關(guān)的額定電壓應(yīng)不小于電網(wǎng)的額定電壓，額定電流不小于所控制設(shè)備的最大電流，并通過計(jì)算對保護(hù)范圍最末端進(jìn)行最小兩相短路電流校驗(yàn)，最終確定該工作面的供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

由于新元公司3411輔助進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)巷供電距離較長，為確保長距離供電需求，實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)的供電方式的優(yōu)化，最終分析確定供電系統(tǒng)的最佳方案，即隨著掘進(jìn)工作面的推進(jìn)將移動變電站移至巷道中部，減少低壓供電距離，解決了因電纜電壓壓降及開關(guān)保護(hù)靈敏度下降導(dǎo)致系統(tǒng)供電癱瘓，故按照規(guī)定要求設(shè)計(jì)，利用最佳的供電方式，保證了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為掘進(jìn)工作面的安全、可靠運(yùn)行提供了有力的保障。

4 結(jié)語

本文通過對新元公司3411輔助進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)供電系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，按照預(yù)定的供電設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行一步步的規(guī)范設(shè)計(jì)，并對其進(jìn)行正確的校驗(yàn)，最終確定工作面的供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及供電方式。目前新元公司該工作面供電系統(tǒng)運(yùn)行非常穩(wěn)定，降低了以往掘進(jìn)工作面因供電距離長導(dǎo)致的電壓壓降及開關(guān)靈敏度下降造成的供電事故的發(fā)生率，提高了煤礦的生產(chǎn)效率，積極推動了礦井的安全生產(chǎn)。