煤礦綜采工作面供配電系統設計研究

◎王越

煤炭是當前最為主要的能源，隨著工業生產的不斷增加，對能源的需求量提高。煤炭開采過程中，需要全面做好安全保障，才能確保作業安全。綜采掘進工作是最為主要的環節，其機械化程度較高，通過設備的使用，進一步提高了原煤產量，為了保證設備的運轉，則要對電氣設備進行保護，提高電氣設備利用率，保證煤礦井下供配電系統功率，確保設備安全啟動的穩定運行。通過良好的供配電系統設計，全面提高電氣效果，減少井下配電網線路損耗和變壓器無功損耗現象，提高供配電系統電能質量，降低作業成本。本文筆者就煤礦綜采工作面供配電系統設計工作進行了全面分析，希望能為同業人員提供參考借鑒。

隨著技術的不斷進步與發展，煤礦機械化程度也越來越高，要煤炭作業中，需要使用大量的機械設備，才能有效提高生產量，保證生產順利開展。機械設備的增加，也增加了綜采工作面壓力，隨著裝機總容量的增多，供電負荷也逐漸加大，給礦井安全提出了更高要求。只有全面保證供電穩定，才能保證生產的穩定與安全。

一、煤礦井下配電網主要特點

1.工作環境艱苦。煤礦生產工作環境艱苦，其電氣設備整體運行環境條件較差，受到環境的限制，綜采工作面生產環境也惡劣，環境中的濕度大、溫度高，整體通風條件不良好，影響到了設備的工作效果。

2.設備負荷大。煤炭生產過程中，需要使用大量的機械設備，這些設備的運行需要通過主電纜進行供電，線路負荷大，壓力大，往往會在運行過程中，出現用電負荷變化大的情況，如果功率不穩定，則會對井下設備產生影響，設備會在突然的電壓不穩情況下出現損壞，設備的故障率較高。

3.危險因素多。煤礦井下巷道及機房空間小，在使用過程中，往往存在很多的危險，影響到了供電的正常使用，常伴有頂板巖石、煤塊下落危險，工作面安全程度不高，安全性難以保障。

4.線路系統復雜。當前，我國煤礦井下供電系統不夠穩定，線路往往會出現短路的情況，影響了正常的供電。如果出現問題，則會導致觸電事故發生，造成電氣火災和井下瓦斯爆炸等安全事故。如果出現了短路故障，則會造成線路跳閘引起大面積停電，阻滯了開采進程，影響了工程進度與質量。

二、煤礦綜采工作面供電系統存在問題

1.功率因數較低，電能浪費嚴重。煤炭生產過程中，機械設備的使用量不斷增加，其功率越來越大，對線路的要求也就不斷提高，整體看，煤炭開采線路壓力非常大。從線路統計分析看，線路平均功率因數在0.6-0.7間，長距離供電線路會導致大量無功電流的流失，電能浪費現象非常普遍，提高了生產的成本。

2.線路末端電壓低，設備啟動困難。井下供電電纜線路較長，在長距離的供電中，往往會存在大量無功電流的不合理運行，而到了線路末端，則會出現電壓降低的情況，特別是設備的同時啟動與運行，更增加了電能的消耗，遇到用電高峰時，容易出現大功率綜采設備無法啟動的現象，影響了工作的整體效率與質量，煤礦綜采工作面不能全部同時進行運行，生產效率上不去，影響了煤炭市場供應。

3.不利于安全供電和正常生產。電能的利用才能保證煤炭生產穩定可靠，但是，當前，用電設備運行中，電源無功電流交換時，往往增加了設備的老化程度，特別是不穩定的供電系統，導致變壓器電機、電纜、開關絕緣強度的敏銳度下降，往往維修不及時，還會出現電線短路和漏電，給礦井安全造成了一定的威脅。

三、煤礦綜采工作面供配電系統設計

1.煤礦綜采工作面供配電系統。煤礦生產是一個復雜的過程，要通過各種條件的建立，實現安全生產目標。煤炭開采綜采工作面是重要的作業面，內部使用了大量的電氣設備，供電系統是否穩定，決定了設備的運行質量與效率，從當前的情況看，礦用隔爆型移動變電站供電方式是最為主要的供電方式，在我國煤炭生產中利用率高，也有一定的效果。綜采工作面機械設備較復雜，根據不同的作業層需要使用到采煤機、刮板機、破碎機及裝載機等各類機械設備，對于一般性的開采，這些機械設備提前做好了額定電壓，指示為3300V，泵站和皮帶機設備額定電壓1140V；照明設備電壓127V，抽水設備額定電壓660V，根據不同的設備運行效果，做好電壓的標準設計，以此，全面提高電能的利用率，保障所有設備能夠正常運轉。進行系統設計時，要全面把握現場的情況，以煤炭開采數量為基礎，做好電壓的額定，建設供配電系統時，要充分考慮到所有的設備情況，全面保障所有電氣設備能夠在正常運轉的情況下，保證額定電壓穩定，如果電壓不穩定，過大或過小均會導致設備的無法運轉，電壓不夠穩定，也會導致嚴重設備故障發生，影響到了煤炭的開采作業。電源的距離長，整體電源路程遠，到達終端設備后的電壓偏低，影響到了電氣設備的運行，有一些設備在電壓高峰，不能正常啟動，為保障正常的設備運轉需求，必須對其進行無功補償。

2.采區高低壓電氣設備。生產過程中，如果電氣設備同時啟動使用，則會導致電壓的升高，控制不力則會發生生產責任事故。要全面做好線路的設計，供電系統電壓為660V，額定電流為400A，為保障設備運行正常，選用BKD16-400型礦用隔爆型饋電開關具備漏電閉鎖、短路保護和過載跳閘，通過功能設計，能夠全面保護電氣設備不受損壞。根據電壓電流的情況，采煤機選用QJR-400/1140S型隔爆真空開關，如果輸出電流大，那么，開關就會自動起到了過載保護作用，電流整定值會躲過最大功率電機電流，保證了其他設備安全，避免出現大的生產安全事故。

四、主要技術指標

1.輸出容量指標。為了全面提高生產整體效率，則要做好電壓的補償，那么，相關的裝置作業目標則要合理控制到3300V和1140V側母線無功功率，才能提高設備的安全性，使設備能夠穩定運行。在實際操作過程中，容量補償裝置能滿足所有電氣設備的正常用電，保證了生產的連續性。

2.響應時間指標。礦用隔爆無功發生器有一定的動態跟蹤作用，其功能較為強大，能夠在生產過程中，全面對電網電能質量變化進行鎖定分析，以供電系統無功變化情況進行動態調整，一般動態響應時間為5-20秒間，這樣的反應速度能夠保證設備安全運行。

3.網壓支撐指標。以電氣功率因數改變為基礎，全面做出控制，電壓過低可在指定位置端提高電壓5%，保證了電壓的穩定，滿足設備運行需要。

4.供配電系統保護指標。供配電保護系統是機電設備保護和接地保護兩種，要全面實現二者共同的井下總接地網，電阻在2Ω內，控制不好同電氣設備局部接地連接，如果出現漏電，則會啟動保護系統裝置，避免出現電氣裝置損害。

五、結束語

煤炭生產關系到國計民生，煤礦綜采工作面的安全決定了煤炭生產的好安全，要全面做好大功率用電設備的安全保護，保證供電效果與質量，通過有效措施，保證設備能夠正常啟動與運行，避免出現大的線路損耗，有力的維護煤礦供電系統穩定與安全，促進我國煤礦企業繼續健康發展。