煤矿井下的供电系统优化设计研究应用

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井下供电系统对于煤矿生产的安全影响很大，因此优化井下供电系统对于助力煤矿企业提高生产效率有着必要作用。

1矿井下供电系统基本情况

阳煤五矿地区主供电源双回路分别取自刘家垴35kV变电站和北茹35kV变电站，新的负荷倒接电源系统尚未接入。目前地面设4座35kV变电站，分别为广场站、排矸站、选煤厂站、花荷峪站。矿井35kV变电站两回电源互为备用，一回运行，一回带电备用；当一回停运，另一回电源可满足所带全部负荷正常用电，变电站35/6kV系统采用单母线分段接线方式。排矸井配电室作为井下中央配电室，是通过排矸井35/6kV变电站6kV母线引出六回6kV电缆。其中，四回电缆馈出井下排矸配电室四段动力部分；另两回电缆馈出至井下排矸配专供部分。又引出两回6kV电缆馈出井下南翼第一配电室动力部分。硐底配电室是通过广场35/6kV变电站6kV母线引出两回6kV电缆，主要担负井下中央主排水泵供电。七采区配电室是通过花荷峪35/6kV变电站6kV母线引出五回6kV电缆，其中，四回电缆馈出井下七采区配电室四段动力部分；另一回电缆馈出井下七采区配电室专供部分。中央配电室馈出6kV电源到各采区配电室，接着再分配到采掘或者辅助运输等区域。排矸井中央配电室向南翼采区、中央采区、西北翼采区提供专供电源；向中央采区、西北翼采区提供动力电源。南翼采区的动力电源由排矸井35/6kV变电站和花荷峪35/6kV变电站共同担负。目前井下设置采区配电室11个：（1）南翼采区有5个配电室，分别为：南翼一配、五采区配、南翼专供配，以及南翼二配、七采区配，负责南翼采区所有作业地点的供电。（2）中央采区有3个配电室，分别为：四采区一配、四采区二配、南条带配，负责中央采区所有作业地点的供电。（3）西北翼采区有3个配电室，分别为：西北翼一配、西北翼二配、西北翼四配，负责西北翼采区所有作业地点的供电。

2供电现状与存在问题

（1）生产衔接变化较大，布局不够合理。阳煤五矿井下采掘作业点多面广，生产衔接与配电室布局步调不统一，主要存在中央采区作业头面多，西北翼采区、南翼采区相对较少的现象，导致供电需求不平衡、不合理。中央采区最多时布置2个综采面、13掘进头、10部胶带运输机，而仅配置3个采区配电室，且距离采掘头面较远，最远头面供电高压电缆达2km以上，供电压力较大、电力电缆压降较高，现有的供电系统已不能满足供电负荷的日益增大。（2）供电设计不够合理。原有供电设计未能从采掘工作面整体布局考虑，对新开掘进头供电设计时，未预留该工作面其他巷道的供电电源，导致配电室一台高压开关或掘进头配电点一台移动变电站担负多个非本工作面巷道的供电需求。随着掘进巷道的延伸以及采煤工作面的形成，采煤、掘进供电系统及不同电压等级电源共同存在，给后续理顺采、掘供电系统、电气设备和电力电缆变更、调整造成较大困难，而且严重影响采掘工作面的供电管理和质量标准化建设。（3）多种电压等级电源并存。目前，我矿采煤工作面除进回风动力系统外，工作面电气设备已全部实现1140V或3300V电压供电，完全可以满足生产需要，系统较为合理。采煤工作面全面实现千伏级电压供电将逐步推进，目前8318采煤工作面将首次实现工作面设备全部千伏级电压供电。掘进工作面大多仍为660V电压供电，部分巷道引进EBZ-260岩巷综掘机，采用1140V电压供电，而该巷道其他动力系统仍采用660V电压供电，存在两种电压等级系统同时供电，对供电设计、现场管理形成较大困难。采区胶带运输大巷多数以1140/660V两种电压同时供电。按照矿总体计划安排，有多条胶带运输巷完成了1140V电压升级改造，改造后胶带运输巷所需设备、电缆数量大大减少，减轻了现场管理难度。也减少了配电室沿轨道大巷至胶带巷悬挂的电缆数量，对整个采区质量标准化水平起到了很大的推动和示范意义。（4）配电室管理相对落后。目前井下共设置13个配电室，其中11个为采区配电室，并承担3大采区的供电任务。由于井下现场条件复杂,采掘工作面分布广而且搬家撤面频繁，加之井下维修电工及配电工流出人员多，补充少等因素，再按原来的供电方式来管理，采区供电管理难度很大。为此，改变原有的供电方式，加强配电室质量标准化建设、防越级跳闸系统建设、电网智能化建设、电能质量管控建设等，有比较积极的现实意义。系统供电方式存在诸多弊端：一是高压开关所带负荷较多，往往有多个掘进头，一旦发生故障，故障点难以确定,供电影响时间长，由于本位思想的存在.牵扯队组经常互相扯皮，现场难以及时掌握处理。二是供电需求不平衡，中央配电室馈出至中央采区配电室负荷较大，馈出至西北翼采区配电室负荷相对较小，但中央采区衔接计划较多，电源容量明显不足。三是配电室布局不甚合理，中央扩区衔接计划非常紧张，但目前尚无配电室，动力电源由距离2km以外的四采区一配供电，而且电源容量及其有限。距离相对较近的南条带配电室，客观上多项条件不具备大规模供电。四是配电室高低压开关多，进出墙电缆多，标准化建设难度较大。

3消除井下供电安全管理不安全因素的措施

（1）从顶层设计抓起。从设计初期开拓、掘进到采煤工作面的安装，供电设计要统一考虑。减少电缆敷设及电缆二次回收，从掘开工作面设计就要按照采煤工作面使用电缆（通常为MYPTJ3×95）进行设计，保障一次设计、一次安装到位。（2）供电设计要遵循生产规划设计，对沿线未开口的巷道按矿井衔接计划提前考虑预留供电接口，保证掘开巷道开口供电设计能按照规划进行施工、安装，减少供电系统的多次倒装。（3）根据采掘头面规划设计，做好采区配电室、配电点硐室、设备列车及胶带机、梭车等规划选址，确保在掘进过程中一次成巷，避免掘进、采煤安装过程中的多次开口、扩帮调整。（4）井下采区配电室设计、建设要根据采区规划合理选址，既满足采区供电需要，又不造成资源的浪费。针对部分采掘配电点、胶带运行配电点，供电线路多、设备多、供电级数多，应采用动力组合开关和真空组合启动器等配套选型，减少设备数量、线路敷设。使用电点设备趋于简化，减少维护工作量。（5）强化机电管理人员设备安装管理，在验收时必须提升相应整改意见，生产队组整改完毕后按流程，由各级分管、副总层层把关。加强机电运行维护人员的培训，不仅要着眼细处，也要认识全局。采煤工作面初采期各项设备都在磨合，负荷偏大应该在合理范围。对各级供电设备继电保护定值不能随意变动，确保各级保护能起到防越级跳闸。（6）提高输电线路电压等级，针对多种电压存在的掘开工作面、胶带运输巷，推广、改造使用同一电压等级设备，减少井下移变使用数量、开关数量、电缆敷设数量。优化设计、简化设备使用、缩小供电设施管理半径。（7）强化井下供电管理，提高井下安全生产的动力来源是安全、稳定、持续的供用电。各级人员对各环节电缆线路、高压开关、动力移变、低压开关等设备设施及整个供电系统进行强化安全管理，一级级抓、一级级管，才能有效地、系统地抓好供电安全及现场安全。

4结语

矿井供电系统是煤矿生产安全的动力，供电设计先于生产，着眼于矿井实际情况和行业发展趋势，优先考虑供电系统大网络及各散射的配电布局，具有超前的布局和谋划。合理优化、简化系统，采、掘工作面及辅助运输系统分开供电，提高供电系统的可靠性、安全性，方便设备的检修与维护，保证了井下生产的正常有序。在现代化的矿井电力系统优化改造中,达到供电系统设备最佳配置，减少设备投入，降低维护人员劳动强度，缩小管理半径，提高矿井电源质量，延长电气设备使用寿命，使供电系统更可靠性，为煤矿生产、安全提供有力保障。

作者：闫伦顺 单位：阳煤集团五矿机运区