煤礦井下采區(qū)供電系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)探析

摘 要：本文詳細介紹煤礦井下采區(qū)供電系統(tǒng)設(shè)計的方法和步驟，并介紹井下采區(qū)供電設(shè)計的相關(guān)技術(shù)措施，對今后煤礦井下采區(qū)供電設(shè)計技術(shù)工作具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：煤礦；供電系統(tǒng)；設(shè)計

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

1 引言

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，越來越多的綜合自動化設(shè)備被應(yīng)用到煤礦企業(yè)井下開采過程中，這些采掘設(shè)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(chǎn)量，但伴隨而來的問題是，井下采區(qū)供電負荷的劇增，給煤礦井下采區(qū)供電系統(tǒng)的設(shè)計帶來了一定的困難。下文將結(jié)合某工程實際，詳細介紹煤礦井下采區(qū)供電系統(tǒng)設(shè)計的方法和步驟，并介紹井下采區(qū)供電設(shè)計的相關(guān)技術(shù)措施。

2 井下采區(qū)供電設(shè)計方法

（1）工程概況。本采區(qū)正常生產(chǎn)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(tǒng)計表。按照需要系數(shù)法將本采區(qū)供電負荷統(tǒng)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(jù)負荷統(tǒng)計及設(shè)備分布情況，設(shè)計在大巷中部位置附近設(shè)置1個采區(qū)變電所，擔(dān)負該采區(qū)開采時所有電氣設(shè)備的供電任務(wù)。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(shè)，每回長約1km。

1）變電所電源電纜選擇

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

2）變電所變壓器的選擇。變電所內(nèi)設(shè)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(nèi)照明及附近大巷低壓設(shè)備的用電，設(shè)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(zhuǎn)載機、破碎機、可伸縮帶式輸送機、乳化液泵、噴霧泵設(shè)備采用1140V電壓供電，回柱絞車、潛水泵等設(shè)備采用660V電壓供電。采煤工作面除可伸縮膠帶輸送機外設(shè)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(zhuǎn)載機、破碎機、乳化液泵、噴霧泵等設(shè)備用電。另外，采煤工作面順槽膠帶輸送機機頭設(shè)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(shè)KJZ-1500/1140Z-6型和KJZ-1500/1140Z-8型組合開關(guān)各一套，其中KJZ-1500/1140Z-6型6組合開關(guān)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(guān)2回供乳化液泵；2回供噴霧泵；1回供轉(zhuǎn)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(shè)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(guān)、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(fēng)機、照明、信號控制等設(shè)備用電。潛水泵由主變電所660V電壓直接供電。

3 井下采區(qū)供電設(shè)計技術(shù)措施

（1）盡量采用較高電壓等級對設(shè)備供電。隨著采掘工作面的不斷延伸以及設(shè)備功率的不斷增加，現(xiàn)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(shè)計規(guī)范》中相關(guān)規(guī)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(shè)計中為了解決電壓損失不滿足規(guī)范要求的問題，設(shè)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(yè)生產(chǎn)成本，也提高了施工難度。

而在對井下采區(qū)供電系統(tǒng)進行設(shè)計時如果能夠充分意識到這一點，盡量提高電氣設(shè)備的供電電壓等級，比如綜采設(shè)備采用3300V電壓供電，減少660V電壓等級設(shè)備的應(yīng)用，針對比較偏遠的工作面，近幾年也出現(xiàn)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(zhì)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(tǒng)進行深化設(shè)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(jù)設(shè)備計算電流初步選擇電纜截面、按照電壓損失及經(jīng)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(wěn)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(yīng)適當(dāng)考慮充分的裕度，以確保供電電纜正常穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)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(tǒng)進行設(shè)計時，一般針對額定功率相對較小的機電設(shè)備采取直接啟動的方式，這種設(shè)備啟動電流較小，不會對供電系統(tǒng)造成很大的沖擊，直接啟動不僅可以節(jié)約投資還可以簡化設(shè)備的控制系統(tǒng)，有利于日常操作及維護。

對于額定功率較大的機電設(shè)備，比如帶式輸送機和采煤機，在進行供電設(shè)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(shè)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(yīng)在安全、穩(wěn)定供電為基礎(chǔ)的前提下盡量節(jié)約成本。

參考文獻：

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