浅谈煤矿供电设计常见问题及其对策

浅谈煤矿供电设计常见问题及其对策

贾文清

（国家能源集团神东柳塔煤矿内蒙古鄂尔多斯市017209）

摘要：随着煤炭开采技术的快速发展，煤炭产能大大提高，煤矿作业中诸如大功率电机等大型电气设备在不断应用和增加，井下供电系统承担的负荷也越来越多，这就对整个井下供电系统提出了更高的供电质量要求。为提高井下供电系统的安全性和可靠性，在提高井下技术人员维护及运行水平的同时，设计出一套系统完善、经济可靠的技术方案，对提高井下供电质量、可靠性及安全性，就对工程应用具有较高的实践意义。基于此，本文对煤矿供电设计常见问题及其对策进行分析。

关键词：煤矿；供电设计；常见问题；对策

煤矿井下供电系统的优劣直接影响到电网的安全性、可靠性、合理性和经济性。尤其是随着煤矿井下采掘机械化程度的提高，生产工作面的不断延伸，高压供电电缆及设备不断深入末端，低压系统一直向前延伸，星罗棋布的电网由变压器、高低压开关和磁力起动器相连，这些供电设备和电缆安全与否，直接关系着矿井的生产安全。一旦电力中断，生产将被迫停止，同时由于煤矿井下存在瓦斯和涌水，停电后极易发生瓦斯积聚爆炸、淹井等恶性事故。因此，研究煤矿井下供电方式对预防电气事故，减小停电范围，提高井下供电的安全性，具有十分重要的意义。

1煤矿井下供电的基本要求

1.1供电可靠性要求

煤矿生产过程中对供电可靠性具有较高的要求，供电系统需要保证不间断进行供电，一旦井下供电中断，不仅会对开采工作带来较大的影响，而且还会导致设备损坏及人员伤亡事故，严重时会导致整个矿井被毁坏。因此在煤矿企业矿井中，需要使用两回路电源线路，这样即使一回路出现问题断电，另一个回路则能够做为替补，保证井下生产过程中供电的持续性和可靠性。

1.2供电安全性要求

电能自身的特性决定了其在使用过程中一旦发生故障，容易导致人身触电及火灾事故，而且矿井处于地下，受制于环境的局限性，影响用电安全的因素更多，这也导致一旦电能使用过程中出现问题，所带来的损失及伤亡会高于地面上的几倍之多，严重时还会导致瓦斯及煤尘爆炸事故发生。因此井下供电安全至关重要，在井下供电方案设计过程中，需要严格遵照煤矿井下安全规程。

1.3供电质量达标要求

煤矿井下供电质量多以供电频率及供电压作为重要指标，这两项指标需要在额定值幅度范围内，以此来有效的提高供电的质量，这是确保井下电气设备正常运行的关键所在，否则会对电气设备的运行稳定性和安全性带来较大的影响，甚至导致供电设备发生不同程度的损害。

1.4供电经济性要求

煤矿企业供电系统不仅需要为煤矿提供所需要的电量，同时还要保证矿井内各电气设备运行过程中所需要的电量，只有具有足够的供电能力，才能有效的提高煤矿井下供电的安全性。同时井下供电系统还要做到结构简单，操作便利，这样建设及维护成本都会有所降低，有效的提高供电的经济性。

2煤矿井下供电系统现状分析

2.1主变压器容量不足

井下负荷容量远远大于供电系统原设计容量，从而造成主变压器长期运行在低效运行工况条件下，不仅降低了供电系统供电可靠性和供电质量水平，同时系统长期运行在过负荷条件下，很容易导致变压器出现过热、绝缘老化、供电电缆出现发热燃烧引起瓦斯爆炸事故，不仅给煤炭开采企业带来巨大经济损失，同时还会影响企业的社会信誉。

2.2设备存在隐患较多

一些煤矿为了赶产，不能保证每天2h的停产检修时间，井下电气设备没有按规定做电气试验（没有试验组），过流保护整定过大，有的使用铜、铝、铁丝代替保险丝。漏电保护、照明信号综合保护、风电闭锁、瓦斯电闭锁甩掉不用或试验及记录不规范、假记。井下局部接地极及连线的材质、工艺不符合要求，安装不合格。电气设备失爆现象屡见不鲜。

2.3防爆电器自身防爆性能不符合规范要求

在实际生产过程中发现，有些煤矿由于改造资金缺乏或相关企业法人不重视等因素的影响，这些明令禁止的开关设备依然在煤矿矿井中作为主要的电源控制开关，直接影响到煤矿矿井低压供电系统可靠性，严重威胁着井下从事煤炭生产人员和设备的安全。

3煤矿供电设计对策

3.1构建合理的电网机构

在煤矿供电系统中，电网结构的合理规划是确保其稳定运行的关键。因此，企业要严格遵循电网安全稳定准则，构建合理、精干、高效的电网结构。企业要采用双回路电源的设计方案，当一个电路中有故障不能正常运行时，另一回路能承担煤炭企业用电负荷。当一个电路在正常运行，另一个回路需要处于充电状态，作为备用等待。这样才能够提高供电的可靠性。煤矿企业还要对矿井开采区域供电系统进行优化，减少过渡环节和冗余线路，禁止使用迂回供电线路。同时，还要考虑配电节点和变电所的设计原则，尽量与负荷中心接近，减少电力调度的操作半径及无人值守变电所的数量。

3.2对高压供电系统进行统一优化设计

通过合理分析、认真计算，去掉冗余部分，达到既经济有合理的高压供电系统。低压系统公司制定个设计规范，安排专门技术人员统一设计，并督促按设计施工，遇自然条件或其它原因按设计施工较困难时可对设计进行更改，务必使设计与现场安装相一致；安装结束要经职能部门对安装质量进行严格的监督检查和验收合格后，整个低压供电系统才能投入运行，从而为其以后的安全生产奠定坚实的基础。

3.3电机拖动系统控制方案的设计

对于功率相对较小且在启动和运行过程中对供电系统冲击不大的机电设备，应采取直接启动方式，不仅可以确保供电可靠性，同时可以简化电机控制系统，便于日常检修维护。如工作面前部的输送机功率大多在几百千瓦时，就可以采取带延时的直接启动方式，其在启动过程中无需特殊控制保护装置，同时具有操作简单经济实用的优点。在煤矿井下采区供电系统中大多数功率不大的异步电动机通常采用该种延时直接启动的方式。而对于功率较大能够空载启动且对启动转矩没有特殊要求的电动机，则可以采用降压启动方式（包括软启动器、变频调速等）。对于功率大、负荷集中、且必须重载启动的电机拖动装置，则应采取提高电压等级（如3.3KV供电线路进行直接启动）或变频调速进行供电系统设计。如井下采区作业面后部的刮板输送机，就应采用3.3KV高电压进行直接供电启动。

3.4电缆型号及截面的设计

在煤矿井下供电系统设计时，其电缆型号及截面的选型设计通常包括按电压损失进行选型设计、按照长期运行电流进行选型设计、按照短路热稳定条件进行选型设计、按经济电流密度进行选型设计、以及按照机械强度进行选型设计等多种设计方法。而煤矿井下用电设备的供电电缆大多为动力电缆，其在进行选型设计时，推荐采用按照允许电压损失来进行电缆型号和截面的选型设计，然后再按照长期运行电流和电机启动条件要求进行计算，从而确保供电电缆正常稳定、节能经济的供电运行。

结束语：

煤矿供电系统运行在一个复杂环境中，提高其运行安全可靠性是一项系统、长期持久的工作，必须结合煤矿井下煤矿开采的实际情况，将人力、物力、环境等多方面因素有机结合起来，整体协调配合进行充分考虑设计，制定完善井下安全供电措施方案，有效提高煤矿井下低压供电系统供电可靠性，保障井下煤矿开采安全稳定、节能经济的高效进行。

参考文献：

[1]对煤矿供电设计几个问题的看法[J].蔡代平.煤炭技术.2014（11）

[2]基于煤矿采区设备供电控制系统设计分析[J].朱利玲，李勇.煤炭技术.2014（04）

[3]煤矿井下供电系统安全问题解决措施[J].吴秀文.科技与企业，2015（3）