煤礦采區供電系統設計探討

張海超（開灤能源股份有限公司范各莊礦業分公司,河北 唐山 063108）

煤礦采區供電系統設計探討

張海超
（開灤能源股份有限公司范各莊礦業分公司,河北 唐山 063108）

摘 要：煤礦采區的供電系統設計是礦區供電系統的藍圖，是重要的基礎組成部分。本文將簡析煤礦采區供電系統的設計步驟，探究煤礦供電系統中主要存在的問題和提出供電系統設計的要點以及需要注意的地方。

關鍵詞：煤礦采區;供電系統;設計

1 引言

供電系統是煤礦生產的只要動力來源，如果電力運輸中斷，就會出現被迫停產的后果，而且，其中出現淹井、瓦斯積聚、爆炸坍塌等嚴重事故的幾率就會上升。供電過低，會對采煤采礦的工作造成不良的影響，嚴重的還會威脅到礦工的生命安全。并且，由于時代的進步、機械技術的發展，煤礦采區的作業區域逐漸加大，供電線路也越來越長。煤礦采區對“安全”的要求非常高以及嚴格，雖然增加了設計的難度，但是也必須按照要求高質量地完成供電系統設計。

2 煤礦采區供電系統的設計步驟

為了保證供電系統的安全性和提高供電效率與質量水平，保證煤礦采區工作如期進行，就需要設計一個有序的、簡介明晰、高質量和經濟節能的供電系統設計的最優方案。

設計出最優的方案需要遵循下列步驟：

在進行設計方案之前，需要做的工作是收集煤礦采區的原始資料作為設計的依據。而原始資料的收集包括采煤的方法、運輸方式、采煤工作面的長度等方面。除此之外，還需要對整個煤礦采區的電負荷情況進行全面的了解和系統地歸納總結，列出供電系統所需要的用典設備以及制作出用電設備分布情況的平面圖以及負荷統計表。

根據用電設備分布情況圖和相互之間的用電關系，然后再進一步對其對應分類分組，再根據分組的具體情況給出一個大致的規劃、設立負荷集中配電點。如果出現采區作業面上功率大，而且供電的距離較遠和需要保護等級較高的用電負荷的情況，那么就使用雙干線電纜或者井下防爆式移動變電站進行供電。另外，采區變電所位置的確定需要確定在通風良好的地方，溫度不能超過其附近巷道的5℃，而且還要嚴格滿足方便運輸設備、電纜進出，頂板無漏水等要求。

因為在采區作業的過程中會存在電纜懸掛形成彎曲的供電設備的這種情況，所以在設計橡膠電纜的長度時應該盡量滿足用電設備最大的供電距離。

如果煤礦的產業規模較大，產量較高，為了確保能在煤礦采區正常供電，為了提高供電系統的可靠性，在設計供電系統時就需要采用這樣的一個供電設計：雙回路高壓電源進線加上兩臺或以上的移動變電站。

3 煤礦采區供電中主要存在的問題

采區供電系統的電壓具有不穩定性，波動的次數也較為頻繁，使得設備起動和日常作業、工作供電方面的可靠性降低。

多數的采煤機械設備在煤礦采區供電系統中應用都是以電力電子為核心的，并且具有非線性電力負荷的特點，在這些設備的運作過程當中就會產生眾多的諧波分量。這種情況同樣會威脅到供電系統的可靠性，降低工作人員對此供電系統的信心。

供電系統在設計的過程中也會有考慮不周全，忽略了煤礦采區生產量增大的情況。由于產量增大，那么原來設計的供電系統已經不能滿足這時的煤礦采區，其中的變壓器的容量不能滿足數量在增加的電動拖動系統所需要的起動容量，造成系統不能起動，拖慢采區作業的進度與降低效率，造成采區工作人員再一次地對供電系統的可靠性增添了懷疑。

4 煤礦采區供電系統的設計要點

4.1 采區漏電保護

現在的設備多數是智能化高科技產品，具有漏電保護功能，所以出現漏電的可能性的高低是取決于安裝系統的可靠性。在變電所、運輸巷、井底車場和其他配電點的用電設備的外殼連上橡膠電纜。另外，必須可靠地進行主接地極，在水溝處或者潮濕的地方可以有針對性地采用局部接地的埋設，但采用的鋼板的面積和厚度都需要多加注意。

4.2 設備的保護

除了漏電之外，在采區的變電所、配電點和移動變電站都需要安裝短路、過負荷的保護裝置以及遠程控制裝置，提高供電系統的可靠性。在高壓電線區域必須裝上具有選擇性的單向接地的保護裝置。

4.3 提高供電系統電壓

在正常情況下，動力線路的電壓變動范圍只能在5%以內，不得超過。這是電業規程的規定要求，也是為了保證采區電器設備能夠正常運轉，高效穩定所提高的硬性要求。

為了保證采區供電系統的供電質量，在選擇電纜截面的時候往往會偏向于大型。雖然這會增加供電系統的成本，但是采區kV級電壓設計供電系統，除了提高供電的可靠性和供電質量水平之外，還能降低供電的電流，減少電能在線路運行過程中的損失，大大提高供電電路中的電能傳輸效率。

4.4 控制電機拖動系統

對于運作功率較大、可以空載啟動和對起動沒有特殊要求的機電設備，可以采取降壓起動式；而對于功率小、在運作過程總對供電系統影響不大的機電設備，可以采取直接起動式；對于功率大、負荷又集中并且要求重載起動的點擊拖動系統就要求使用變極調速的方式。針對不同的機電設備，采取不同的起動方式，這樣才能保證供電系統的高效運轉，增強其中的可靠性。

4.5 設計電纜截面及型號

在供電系統設計的過程中，電纜選型的設計方法的依據有：電壓的損失、電流密度、機械強度和短路熱穩定條件等。而采區的機電設備的電纜大部分為動力電纜，所以電纜選型的設計方法應采用按照電壓損失來對電纜截面和型號進行設計，再用按長期運行的條件來進行檢驗，確保電纜工作穩定性。

5 結語

總結以上的論述，在進行設計煤礦采區供電系統的時候，無可厚非的是需要根據煤礦采區的實際情況：產量多少、規模、實際用電情況、地勢特點等方面，再思考需要的系數、配電點的確定、電纜類型、長度以及機電設備的選擇等多方面的因素。除此之外，還要顧及供電系統的后期的維護工作以及采區規模發生變化后所做的應對措施。這樣才能設計出科學可持續、合理規范、節能、經濟的采區供電系統，保證礦工人員的生命安全和煤礦采取工作的正常運作、高效進行。

參考文獻：

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