東灘煤礦五采區供電方案技術探析

王澤群

摘 要：文章結合東灘煤礦五采區實際工程，詳細介紹了煤礦采區供電系統方案設計的主要內容，并簡要介紹了采區信息化建設的相關方案，對相似工況下的采區供電方案研究具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：煤礦供電;負荷統計;信息化

中圖分類號：TD61 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）12-0162-02

0 引言

電能作為煤礦企業主要動力能源，供電系統的可靠性、安全性直接影響到礦井的經濟效益，甚至會因為供電系統的設計不合理造成全礦停電事故的發生，引發人員傷亡。合理的供電方案設計對礦井的生產起著至關重要的作用，下面本文將根據東灘煤礦五采區實際工程情況詳細介紹其供電系統的方案設計。

1 采區概況

東灘煤礦五采區位于井田東北部，東至嶧山斷層保護煤柱;西以一號井東斷層、北宮村斷層為界與一采區相鄰;南到兗石鐵路煤柱;北至五、七采區邊界線。南北長平均約3.20km，東西寬平均約1.07km，面積約3.24km2。上組煤可采煤層開采標高-430～-1000m。

2 負荷統計及供電方案

2.1 采區負荷統計

設備總臺數：60臺;

設備工作臺數：49臺;

設備總容量：10649.2kW;

設備工作容量：10364kW;

采用需用系數法進行計算后，計算負荷為：

有功功率：5316.4kW;

無功功率：5092.3kVar;

視在功率：7389.0kVA。

2.2 供電方案

根據采區設計開采工藝布置情況，東灘煤礦五采區最大負荷時，將同時存在1個綜采工作面、1個綜掘工作面、1個普掘工作面及其它附屬負荷。

根據設備布置情況及礦井現有供電系統，五采區不再設置獨立的采區變電所，設置采區水泵房變電所1座，采區用電設備及采區水泵房變電所電源均引自礦井東翼區域變電所。

礦井東翼區域變電所為四回電源進線，分別引自井下中央變電所不同母線段，每回線路均采用MYJV22-6kV-3×185型電力電纜。東翼區域變電所內布置22臺BGP9L-6型礦用隔爆型高壓真空配電裝置，有5臺備用回路。東翼區域變電所直接擔負一采一變電所和三采區變電所的供電任務，間接擔負一采二變電所和三采一變電所的供電任務。

根據礦井接續任務安排，當五采區開采時，一采一變電所、一采二變電所、三采區變電所除周邊照明及附屬小設備外不再擔負較大負荷供電任務，三采一變電所還將擔負1個綜采工作面、1個綜掘工作面和1個普掘工作面的供電任務，較比礦井東翼區域變電所原供電負荷小很多，因此本設計不需再對礦井東翼區域變電所供電能力進行校核。五采區開采時需在東翼區域變電所內安裝4臺BGP9L-6型礦用隔爆型高壓真空配電裝置。

2.3 采區水泵房變電所

五采區水泵房設置MD155-30×6型水泵5臺，2用2備1檢修，單臺水泵配套隔爆電動機YB3-315L1-4，功率160kW，電壓1140V。

五采區水泵房變電所兩回電源均引自礦井東翼區域變電所，電源電纜選用MYJV22-6kV-3×50mm2交聯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套鋼帶鎧裝電力電纜。采區水泵房變電所6kV系統采用單母線分段接線方式。該變電所內設BGP9L-6型礦用隔爆高壓真空配電箱5臺，設QJR4礦用隔爆兼本質安全型軟起動磁力起動器5臺，設KBSG-1250/6/1.2kV 1250kVA礦用隔爆型干式變壓器1臺，設KBZ-630A/1.14kV礦用隔爆型真空饋電開關3臺，KBZ-400A/1.14kV礦用隔爆型真空饋電開關5臺。

3 綜采工作面供電

綜采工作面的采煤機、刮板運輸機、轉載機、破碎機、分級破碎機、乳化液泵、噴霧泵和污水泵均采用3.3kV電壓供電，順槽帶式輸送機、除鐵器及回柱絞車采用1.14kV電壓供電，其他設備采用660V電壓供電。采煤工作面設備采用移動變電站供電，移動變電站安裝于設備列車上，隨著工作面機組的推進移動。

采煤機和刮板運輸機采用1組QJZ-2400/3300-9礦用隔爆兼本質安全型多回路真空電磁起動器，本組合開關9回饋出，其中1回帶采煤機，2回分別帶刮板輸送機機尾低速和機尾高速，2回分別帶刮板輸送機機頭低速和機頭高速，1回帶采煤機控制信號，其余為采煤機備用。

轉載機、破碎機和分級破碎機采用1組QJZ-2400/3300-6礦用隔爆兼本質安全型多回路真空電磁起動器，本組合開關6回饋出，其中1回帶破碎機，1回帶分級破碎機，2回分別帶轉載機低速和高速電機，其余為備用。

噴霧泵和污水泵采用2組QJGZ-500/3300-4礦用隔爆兼本質安全型四回路高壓真空電磁起動器，其中一組帶2臺乳化液泵1臺污水泵，另外一組帶1臺乳化液泵2臺清水泵，每組電磁起動機均備用1回。

順槽帶式輸送機、除鐵器供電選用1臺KBSGZY-1600/6/1.2礦用移動變電站設置在帶式輸送機設備硐室，3臺QJZ-800/1140礦用隔爆兼本質安全型真空電磁起動器和1臺QJZ-100/1140礦用隔爆兼本質安全型真空電磁起動器，分別為帶式輸送機的3臺電機及除鐵器供電，其余附屬用電設備采用智能化真空饋電開關或電磁起動器供電。

4 掘進工作面供電

普掘面設1臺移動變電站，型號為KBSGZY-630/6 6/0.69kV? 630kVA，設1臺礦用隔爆兼本質安全型真空電磁起動器，型號為QJZ-400/1140（660）;設4臺礦用隔爆型真空饋電開關，型號為KBZ-400/1140（660），1臺礦用隔爆真空電磁起動器，型號QBZ-80，帶液壓鑿巖臺車、挖掘式裝載機、轉載機、除塵風機、砼射機等設備。當普掘工作面距離變電所較近時，也可采區變電所低壓直接供電的方式。

綜掘面設1臺移動變電站，型號為KBSGZY-630/10? 10/0.69kV? 630kVA;設1臺隔爆型真空饋電開關，型號分別為KBZ-200/1140（660）;設1臺礦用隔爆兼本質安全型多回路真空電磁起動器，型號為QJZ1-1600/1140（660）-6;設1臺礦用隔爆兼本質安全型真空電磁起動器，型號為QJZ-400/1140（660）。帶綜掘工作面各低壓設備，當綜掘工作面距離變電所較近時，也可采區變電所低壓直接供電的方式。

每個掘進面的兩臺局扇相互備用，1回電源引自變電所風機專用變壓器低壓饋出回路，1回電源引自工作面低壓供電系統，采用QBZ3-80/660SF型煤礦風機用隔爆型雙電源真空電磁起動器，實現“雙風機”“雙電源”的自動切換。

5 設備保護及接地

井下高壓電動機、移動變電站、動力變壓器的高壓側設有短路、過負荷和欠壓釋放保護。井下由采區變電所、移動變電站或配電點引出的饋線上，裝設有短路、過負荷和漏電保護裝置。低壓電動機具備短路、過負荷、單相斷線、漏電閉鎖保護裝置及遠程控制裝置。

井下供電系統為中性點不接地系統，故采用保護接地，并符合《煤礦安全規程》規定。井下變壓器為中性點絕緣系統，所有電氣設備非帶電的金屬外殼采用保護接地。在水泵房水倉內設主接地極，并與原礦井主接地網連接;各變電所、配電點設局部接地極。主接地極與局部接地極、鎧裝電纜金屬護套、聚氯乙烯絕緣電纜及護套電纜的接地芯線相連接組成完整的接地網。接地網上任一保護接地點測得的接地電阻值不得超過2Ω。

6 安全信息化系統建設

6.1 礦井監測監控系統

礦井現有KJ70X型安全監測監控系統一套，通過對現有系統進行合理的擴展，即可滿足五采區開采時的監測監控要求。該系統及配套設備符合《煤礦安全規程》、《煤礦安全監控系統及檢測儀器使用管理規范》及《煤礦安全監控系統通用技術要求》的規定，所有設備均已取得礦用產品安全標志證書及防爆合格證。

KJ70X型安全監測監控系統可實現對井下瓦斯、風速、溫度、負壓、一氧化碳、氧氣、煙霧等環境參數，以及電流、電壓、水倉水位、各機電設備開停、饋電狀態、斷電狀態等生產運行參數進行連續監測。

KJ70X型安全監測監控系統通過監控分站接收、處理監控主機發出的命令，返回相應信息。分站安裝在煤礦井下，實時采集礦井環境參數和生產運行參數，控制用電設備的接通、斷開，具有甲烷超限及斷線報警功能，斷電、復電功能及甲烷風電閉鎖功能。當通訊中斷時，分站可以獨立工作;當交流電斷電時，分站可以持續工作2h，并且保存相應數據。分站可以配接模擬量（電流型、頻率型）、開關量（兩態及三態）等符合煤礦行業標準規定的各種傳感器，靈活方便，還可配接聲光報警器、斷電器。

五采區開采時，在井下采煤工作面、掘進工作面、主要機電設備硐室等地點擴展設置監控分站，即可滿足生產需求。

6.2 人員定位系統

礦井現有KJ251A型人員定位系統一套，通過對現有系統進行合理的擴展，即可滿足五采區開采時的人員定位要求。該系統及配套設備符合《煤礦安全規程》、《煤礦井下作業人員管理系統通用技術條件》的規定，所有設備均已取得礦用產品安全標志證書及防爆合格證。

KJ251A型人員定位系統是集井下人員考勤、跟蹤定位、井下信息發布、人員活動軌跡回放、災后急救、日常管理等一體化的綜合性運用系統，集合了識別、傳輸、軟件等技術，是目前技術先進、運行穩定、設計專業化的井下人員定位系統。它以井下人員或設備為監測對象，能實時了解當前井下人員的數量及分布情況，可以查詢任一指定下井人員當前或指定時間所處的區域，查詢任一指定人員當日或指定日期的活動蹤跡;當井下發生意外事故時，攜卡人員可以通過標識卡向上傳輸緊急呼救信號，井上相關報警器將會在第一時間發出報警提示，從而為采取相應的救援措施贏得時間，最大限度減少人員傷亡和財產損失。該系統也可作為下井考勤的參考依據，對任一指定月份、或任一指定日期段，對下井人員進行下井次數、下井時間等進行分類統計，便于考核，打印相關報表。

五采區開采時，在井下采煤工作面、掘進工作面、主要機電設備硐室、避難硐室等地點擴展人員定位系統分站及識別卡，即可滿足生產需求。

6.3 工業電視系統

礦井現設有1套工業電視系統，能夠對地面及井下重要生產狀況進行實時圖像監測，控制設備及大型等離子顯示終端放置在調度室內。五采區開采時，對原系統進行擴展可以滿足生產需要。

6.4 通信系統

五采區開采時在采區泵房、上下山絞車房、帶式輸送機集中控制硐室等主要機電硐室及采掘工作面均設礦井生產調度系統電話分機，實現采區的調度通信。

7 結語

通過以上分析及現場實踐，東灘煤礦五采區供電方案設計切實可行，確保礦井供電的安全性和可靠性。

參考文獻

[1] 許濤.煤礦供配電系統設計節能技術探析[J].能源與節能，2014（07）：81-82.

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