淺談煤礦井下供電設計

摘 要：煤礦井下供電設計是保障供電安全的理論基礎，只有科學合理的進行供電設計才能夠保障企業供電穩定，科學合理的供電還可節約電纜等大型材料的投入，為企業節約成本做出貢獻。

關鍵詞：供電設計；負荷變更；標幺值；節約成本

電是煤礦井下生產的主要能源，供電的可靠、安全及質量直接關系著煤礦的安全和生產。因此合理的供電設計顯得尤為重要。曉明礦是一個老礦井，1958年破土興建，1968年正式移交生產，設計能力為600kt/a，經多改擴建后核定生產能力為1950kt/a，井下動力設備電壓6000V、690V，信號、照明電壓127V，根據生產安排平均每年有3到4個采煤工作面先后開采，因此井下生產工作面變動頻繁，生產環境復雜，井下供電系統必須隨生產變動進行相應調整，而每一個新工作面都必須要有供電設計作為技術保障。

1 供電基本要求

1.1 供電可靠性

煤礦供電出現中斷，不僅會影響產量，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，即使在電力系統發生故障的情況下，也必須保證一類負荷正常供電，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，所以要特別注意防爆電氣設備的使用，保證防爆性能，尤其是在綜采工作面的回順。另外，井下環境潮濕，工作空間小，光線差，易發生人身觸電事故，必須采取一系列的安全技術措施，以確保對煤礦供電的安全性。

1.3 供電質量

在供電質量上煤礦要求供電電壓的穩定和交流頻率的穩定。煤礦中普遍使用三相異步電動機，而這種電動機的轉矩與外加電壓的平方成正比；轉速與交流頻率成正比。若供電電壓和頻率發生較大變化，就會直接影響電動機正常運轉，甚至會使生產設備不能工作。

1.4 供電經濟

隨著近兩年煤炭售價降低，越發顯得節約生產成本的重要，因此在供電設計中合理選擇用電設備，避免電能浪費，使用適當截面電纜減少材料投入等都直接與生產成本掛鉤。

2 供電設計主要程序

生產中的礦井有新增加采區、新安設采煤工作面、新掘進工作面都需要進行供電設計，以確保整個供電系統能夠安全、可靠的為生產服務。

2.1 準備工作

下面以曉明礦N2722運輸掘進工作面為例進行供電設計。該掘進工作面為北二七層采區的工作面，首先根據采區位置及工作面拉門點確定由北二七層變電所為其供電，配電點設置在拉門點附近皮帶小川內。根據工作面長度擬定設備投入及布置方案，繪制供電系統圖。

依據工作面用電設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。同時還需驗算高壓電流的熱穩定性。

2.2 低壓電纜的選擇

在滿足機械強度要求的前提下，低壓電纜在選擇時需根據用電設備容量確定電纜載流量，同時根據供電距離驗算電壓損失，以保障設備正常運轉時電纜不發熱，電動機等設備不能欠電壓運轉，否則電動機會因電壓降低導致過流，甚至可能燒毀設備。

2.3 短路電流計算

供電系統的故障中，電氣設備短路的危害最嚴重，為避免短路事故擴大，必須對供電系統中的所有電流進行短路電流計算，確保發生事故時，開關靈敏度可靠，動、熱穩定性達到要求。低壓電流短路電流計算時，通過計算供電設備總電抗、阻抗來得到線路末端兩項最小短路電流。高壓電流短路電流計算時，需統計高壓變電所上級、下級供電設施及井下高壓電纜的長度，通過表要值計算得到三項最大及兩項最小短路電流并對整定值及設備進行校驗。

2.4 短開關的選擇和整定

根據設備的容量和配電方式可確定各設備使用的開關，依據工作電流、短路電流合理設置整定值，保證開關在過載、短路、漏電等故障時能夠迅速準確的判斷故障，避免事故擴大，幫助判斷故障原因。

2.5 其它方面

一個合理的掘進供電系統中，還需對信號系統、照明系統進行設計驗算，配電點選漏方式、風電、瓦斯電的斷電范圍確定等多方面進行綜合驗算分析，最終確定供電方案。

3 設計中常見問題

井下供電系統中增加用電負荷和延長使用電纜時，必須要求施工單位辦理符合變更審批，對用電設備的容量、電纜的短路電流進行驗算，確定上級饋電開關、電站低壓值、高爆開關整定值應如何進行調整，以免因私自接設用電設備，造成供電系統末端短路電流變小或負荷電流變大，上級保護拒動或勿動。

煤礦井下的作業人員素質參差不齊，有時會違反供電設計中的要求進行施工，這就需要管理人員經常深入現場，對供電設施的整定值、保護情況、配電點供電方式進行檢查，發現不規范的施工情況必須及時整改。

煤礦井下作業環境復雜多變，有很多不可確定的因素，掘進工作面的施工長度，切眼位置，用電設備也會隨著斷層、煤質等發生變化，與此同時供電設計也必須進行相應的調整，更改的用電設備、電流都要重新進行驗算，以確保設計與實際相符，滿足生產需要。

4 當前經濟形式下的供電管理

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

加強以采煤機為主的電纜管理，井下采煤機使用的電纜因受采高影響，經常容易出現折返段受力，控制線或動力線損壞的現象，要加強這部分電纜的日常檢查和維護，盡量避免電纜刮卡，延長電纜使用年限。

加強材料審批，井下施工中嚴禁各單位剁電纜，在哪里用，用多長的電纜或信號線在施工前必須計劃好，領料是直接領取相應長度的電纜。同時加大電纜修理車間的修補力度，升井的短電纜要及時進行火補及修復，已備井下生產需要。

5 結束語

在曉明礦井下供電系統中，我們一直堅持科學合理的供電設計以及及時到位的現場管理，通過各級人員的共同努力，保障礦井供電的可靠、安全及質量，并且從自身做起，培養人人都是主人翁的節約意識，合理使用，不浪費材料，切實為企業的安全和效益做出最大努力。

參考文獻

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作者簡介：李會軍（1966-），男，助理工程師，1989年畢業于阜新煤炭工業學院，現任鐵煤集團曉明礦安檢大隊隊長。