浅谈煤矿井下供电设计

浅谈煤矿井下供电设计

煤矿井下供电设计是保障供电安全的理论基础，只有科学合理的进行供电设计才能够保障企业供电稳定，科学合理的供电还可节约电缆等大型材料的投入，为企业节约成本做出贡献。

标签：供电设计；负荷变更；标幺值；节约成本

电是煤矿井下生产的主要能源，供电的可靠、安全及质量直接关系着煤矿的安全和生产。因此合理的供电设计显得尤为重要。晓明矿是一个老矿井，1958年破土兴建，1968年正式移交生产，设计能力为600kt/a，经多改扩建后核定生产能力为1950kt/a，井下动力设备电压6000V、690V，信号、照明电压127V，根据生产安排平均每年有3到4个采煤工作面先后开采，因此井下生产工作面变动频繁，生产环境复杂，井下供电系统必须随生产变动进行相应调整，而每一个新工作面都必须要有供电设计作为技术保障。

1 供电基本要求

1.1 供电可靠性

煤矿供电出现中断，不仅会影响产量，而且有可能引起人身事故，甚至可能毁坏矿井。因此，煤矿对供电的最重要要求就是供电的可靠性和不间断，即使在电力系统发生故障的情况下，也必须保证一类负荷正常供电，保障矿工人身安全。

1.2 供电安全性

由于煤矿井下有瓦斯和煤尘爆炸的危险，所以要特别注意防爆电气设备的使用，保证防爆性能，尤其是在综采工作面的回顺。另外，井下环境潮湿，工作空间小，光线差，易发生人身触电事故，必须采取一系列的安全技术措施，以确保对煤矿供电的安全性。

1.3 供电质量

在供电质量上煤矿要求供电电压的稳定和交流频率的稳定。煤矿中普遍使用三相异步电动机，而这种电动机的转矩与外加电压的平方成正比；转速与交流频率成正比。若供电电压和频率发生较大变化，就会直接影响电动机正常运转，甚至会使生产设备不能工作。

1.4 供电经济

随着近两年煤炭售价降低，越发显得节约生产成本的重要，因此在供电设计中合理选择用电设备，避免电能浪费，使用适当截面电缆减少材料投入等都直接与生产成本挂钩。

2 供电设计主要程序

生产中的矿井有新增加采区、新安设采煤工作面、新掘进工作面都需要进行供电设计，以确保整个供电系统能够安全、可靠的为生产服务。

2.1 准备工作

下面以晓明矿N2722运输掘进工作面为例进行供电设计。该掘进工作面为北二七层采区的工作面，首先根据采区位置及工作面拉门点确定由北二七层变电所为其供电，配电点设置在拉门点附近皮带小川内。根据工作面长度拟定设备投入及布置方案，绘制供电系统图。

依据工作面用电设备的功率及使用情况可确定需用容量及高压工作电流，以此确定变电站最小容量及高压电缆的最小截面。同时还需验算高压电流的热稳定性。

2.2 低压电缆的选择

在满足机械强度要求的前提下，低压电缆在选择时需根据用电设备容量确定电缆载流量，同时根据供电距离验算电压损失，以保障设备正常运转时电缆不发热，电动机等设备不能欠电压运转，否则电动机会因电压降低导致过流，甚至可能烧毁设备。

2.3 短路电流计算

供电系统的故障中，电气设备短路的危害最严重，为避免短路事故扩大，必须对供电系统中的所有电流进行短路电流计算，确保发生事故时，开关灵敏度可靠，动、热稳定性达到要求。低压电流短路电流计算时，通过计算供电设备总电抗、阻抗来得到线路末端两项最小短路电流。高压电流短路电流计算时，需统计高压变电所上级、下级供电设施及井下高压电缆的长度，通过表要值计算得到三项最大及两项最小短路电流并对整定值及设备进行校验。

2.4 短开关的选择和整定

根据设备的容量和配电方式可确定各设备使用的开关，依据工作电流、短路电流合理设置整定值，保证开关在过载、短路、漏电等故障时能够迅速准确的判断故障，避免事故扩大，帮助判断故障原因。

2.5 其它方面

一个合理的掘进供电系统中，还需对信号系统、照明系统进行设计验算，配电点选漏方式、风电、瓦斯电的断电范围确定等多方面进行综合验算分析，最终确定供电方案。

3 设计中常见问题

井下供电系统中增加用电负荷和延长使用电缆时，必须要求施工单位办理符合变更审批，对用电设备的容量、电缆的短路电流进行验算，确定上级馈电开关、电站低压值、高爆开关整定值应如何进行调整，以免因私自接设用电设备，造成供电系统末端短路电流变小或负荷电流变大，上级保护拒动或勿动。

煤矿井下的作业人员素质参差不齐，有时会违反供电设计中的要求进行施工，这就需要管理人员经常深入现场，对供电设施的整定值、保护情况、配电点供电方式进行检查，发现不规范的施工情况必须及时整改。

煤矿井下作业环境复杂多变，有很多不可确定的因素，掘进工作面的施工长度，切眼位置，用电设备也会随着断层、煤质等发生变化，与此同时供电设计也必须进行相应的调整，更改的用电设备、电流都要重新进行验算，以确保设计与实际相符，满足生产需要。

4 当前经济形式下的供电管理

供电系统的材料投入在矿井成本中占了很大部分，因此在供电设计中必须考虑使用适当截面的电缆，在满足供电距离的要求下尽量使用低截面的电缆，合理优化配电方式，减少干线电缆的投入。

加强以采煤机为主的电缆管理，井下采煤机使用的电缆因受采高影响，经常容易出现折返段受力，控制线或动力线损坏的现象，要加强这部分电缆的日常检查和维护，尽量避免电缆刮卡，延长电缆使用年限。

加强材料审批，井下施工中严禁各单位剁电缆，在哪里用，用多长的电缆或信号线在施工前必须计划好，领料是直接领取相应长度的电缆。同时加大电缆修理车间的修补力度，升井的短电缆要及时进行火补及修复，已备井下生产需要。

5 结束语

在晓明矿井下供电系统中，我们一直坚持科学合理的供电设计以及及时到位的现场管理，通过各级人员的共同努力，保障矿井供电的可靠、安全及质量，并且从自身做起，培养人人都是主人翁的节约意识，合理使用，不浪费材料，切实为企业的安全和效益做出最大努力。

参考文献

[1]顾永辉.煤矿电工手册[M].北京：煤炭工业出版社，1995.

[2]孙国兰.煤矿电工学[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2006.

[3]胡天禄.矿井电网的漏电保护[M].北京：煤炭工业出版社，1987.

[4]刘延绪.煤矿井下供电的三大保护[M].北京：煤炭工业出版社，1999.

作者简介：李会军（1966-），男，助理工程师，1989年毕业于阜新煤炭工业学院，现任铁煤集团晓明矿安检大队队长。