煤礦井下掘進工作面供電系統設計的研究與應用

王文建

（山西新元煤炭有限責任公司機電動力部，山西 壽陽 045400）

由于現階段煤礦井下供電系統網絡比較復雜，供電系統不完善或不合理，將會導致供電系統的運行中斷。為提升供電系統的安全性和可靠性，現針對新元公司3411輔助進風、回風掘進工作面展開供電系統的設計研究。

1 供電情況簡介

新元公司3411輔助進風、回風掘進巷道由南向北布置，設計全長1946.6m，兩條巷道的掘進方式都采用綜掘、巷道掘進，電壓等級為1140V/660V。3411輔助進風巷主要設備有掘進機、煤溜、皮帶機、皮帶漲緊、四臺風機、水泵；回風巷設備主要有掘進機、皮帶、煤溜、水泵。掘機采用動力1140V電壓等級供電，皮帶、皮帶漲緊車、水泵、煤溜、風機采用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，負責前期掘進時皮帶機、綜掘機、局扇風機等各類設備用電。隨著巷道掘進距離的增長，為保證供電系統的穩定性、可靠性，巷道掘進到800～1000m時，需要在合適的位置開掘配電點硐室建立中部配電點，將前期供電的移動變電站移至該配電點，由該配電點分別向順槽里和順槽外供電，為后期掘進時的所有設備供電，或通過對主干線電纜并相增大供電電纜截面，提升整個供電系統的可靠性。

3 煤礦井下采掘工作面供電系統的設計應用

根據實際情況，對新元公司3411輔助進風、回風井下采掘工作面供電系統的設計進行簡要的分析、研究，并實際應用，具體內容如下：

3.1 擬定供電系統的原則

（1）保證供電可靠，力求使用開關、起動器、使用電纜的數量應最少。

（2）原則上一臺起動器控制一臺設備。

（3）采區變電所動力變壓器多于一臺時，應合理分配變壓器負荷，通常一臺變壓器擔負一個工作面用電設備。

（4）變壓器盡量不并聯運行。

（5）掘進工作面與回采工作面的電氣設備應分開供電，所有掘進工作面的局扇機應具備設三專（專用變壓器、專用開關、專用線路）兩閉鎖（風電閉鎖、瓦斯電閉鎖）。

3.2 3411輔助進風、回風供電系統負荷統計表

3411輔助進風、回風供電系統負荷統計情況，如下表1所示。

表1 3411輔助進風、回風供電系統負荷統計表

3.3 低壓電纜的選擇和校驗

（1）電纜型號的確定

根據《煤礦安全規程》規定，必須選用取得煤礦礦用產品安全標志的阻燃電纜，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 持續允許電流選擇電纜截面

向單臺或兩臺電動機供電的電流計算，其實際工作電流可取電動機額定電流或兩臺電動機額定電流之和。

向三臺以上（包括三臺）電動機供電的電流可按下式計算：

② 按運行時的電壓損失校驗截面

變壓器運行時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。

直線電纜一般按機械強度的最小截面初選，按允許持續電流校驗，即可選擇。選擇干線電纜截面時，如果干線電纜不長，應先按電流的允許持續電流初選；當干線電纜較長時，應先按允許持續電流初選，按允許電壓損失校驗電纜截面進行電纜的選型。井下低壓電網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 兩相短路電流的計算

3.5 電氣設備的選擇及保護裝置的整定及校驗

低壓電氣設備的選擇和保護裝置的整定與校驗，主要是對低壓控制開關的選型并對其保護裝置進行整定及靈敏度的校驗，保證開關各種參數及保護裝置靈敏度在規定范圍內。其中低壓開關的額定電壓應不小于電網的額定電壓，額定電流不小于所控制設備的最大電流，并通過計算對保護范圍最末端進行最小兩相短路電流校驗，最終確定該工作面的供電系統的設計。

由于新元公司3411輔助進風、回風巷供電距離較長，為確保長距離供電需求，實現對傳統的供電方式的優化，最終分析確定供電系統的最佳方案，即隨著掘進工作面的推進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保護靈敏度下降導致系統供電癱瘓，故按照規定要求設計，利用最佳的供電方式，保證了供電系統的穩定性，為掘進工作面的安全、可靠運行提供了有力的保障。

4 結語

本文通過對新元公司3411輔助進風、回風供電系統的合理設計，按照預定的供電設計方案，進行一步步的規范設計，并對其進行正確的校驗，最終確定工作面的供電系統設計方案及供電方式。目前新元公司該工作面供電系統運行非常穩定，降低了以往掘進工作面因供電距離長導致的電壓壓降及開關靈敏度下降造成的供電事故的發生率，提高了煤礦的生產效率，積極推動了礦井的安全生產。