煤礦企業(yè)供電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計實例

薛 冰 孫光輝

（肥城曹莊煤礦有限公司，山東 肥城 271601）

0 前言

隨著煤礦井下生產(chǎn)工作面不斷向前延伸、擴(kuò)大，高壓供電電纜及設(shè)備安全與否，直接關(guān)系著礦井的生產(chǎn)安全。由于煤礦井下環(huán)境條件的特殊性，在采掘過程中容易產(chǎn)生有爆炸危險的瓦斯和煤塵，為了確保安全和正常的生產(chǎn)，合理優(yōu)化煤礦井下供電系統(tǒng)是十分重要的。

1 供電優(yōu)化方案研究的意義

根據(jù)我公司采場接續(xù)的要求，井下供電本著既滿足生產(chǎn)需求，又降低供電成本提高效益的原則，我公司機(jī)電部制定了井下供電系統(tǒng)優(yōu)化方案，該優(yōu)化方案有利于解決供電負(fù)荷大帶來供電電纜過熱、過載，保護(hù)裝置校驗不靈敏，供電線路不合理，供電線路損耗大、無用功大等問題，為公司的安全供電提供有力的保障。

2 現(xiàn)礦井供電方式及現(xiàn)狀分析

曹莊煤礦公司受水威脅嚴(yán)重，礦井主排水和供電壓力日益加大，隨著采場的延伸，生產(chǎn)戰(zhàn)線的延長，供電設(shè)備的增加，電纜布局越來越復(fù)雜。井下6KV電源分別有35KV變電所供至各水平中央變電所，各水平中央變電所供至各采區(qū)變電所，采區(qū)變電所供至各采煤面、掘進(jìn)頭，樹干式接線方式供電可靠性差，一個故障點可引起多個地點停點，且故障點排查難，隨著2012年新采區(qū)的增加，干式變壓器的更換，現(xiàn)供電線路、供電空間己不能滿足生產(chǎn)需求。

井下高壓供電線路己深入各個采掘負(fù)荷中心，其供電是否安全可靠，不僅影響產(chǎn)量，而且影響工程進(jìn)度。因此井下高壓供電可靠運(yùn)行在礦井供電中有著很重要的地位，煤礦井下高壓供電可靠運(yùn)行不僅與系統(tǒng)設(shè)計有關(guān)，還與組成系統(tǒng)每個組件的安全可靠有關(guān)，因為井下高壓供電系統(tǒng)中各種設(shè)備只要一個出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)就會受到影響。因此不僅要關(guān)心系統(tǒng)本身的設(shè)計還要在設(shè)備出現(xiàn)故障的薄弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障前進(jìn)行預(yù)防、檢修、更換。一般煤礦井下高壓供電系統(tǒng)常出現(xiàn)的問題有以下幾種：

（1）高壓線路故障：由于煤礦井下環(huán)境比較復(fù)雜，井下高壓供電系統(tǒng)中電纜成了安全可靠性的薄弱環(huán)節(jié)。

（2）高壓防爆開關(guān)故障：雖然井下礦用高壓防爆開關(guān)都具有高壓漏電和絕緣監(jiān)視保護(hù)功能，但由于變壓器高低壓側(cè)腔體之間沒有有效的連鎖保護(hù)裝置，使得高壓開關(guān)和變壓器、低壓饋電開關(guān)之間的保護(hù)不能夠形成有效的配合，致使高壓開關(guān)失去了應(yīng)有的保護(hù)功能，因此，會出現(xiàn)漏電、過流和短路等問題，另外，高壓負(fù)荷開關(guān)出頭接觸不良，產(chǎn)生弧光或放電，高壓負(fù)荷開關(guān)帶載停送變電站，也會導(dǎo)致高壓斷電事故心。

（3）繼電保護(hù)故障：目前，煤礦井下高壓供電系統(tǒng)中均為6KV系統(tǒng)，較多采用的是直流操作的定時限過電流保護(hù)，和瞬時電流速斷保護(hù)，保護(hù)整定的計算效驗起著至關(guān)重要的作用。保護(hù)定值的配合及整定不合理，在出現(xiàn)故障時，會出現(xiàn)越級動作的現(xiàn)象，造成事故的擴(kuò)大化，影響正常的生產(chǎn)。

（4）變電所數(shù)量較多，管理有難度：目前采區(qū)變電所較多且為分級供電，點多面廣地點分散，一旦發(fā)生供電事故影響范圍較大，而且恢復(fù)供電時間較長，從而影響正常生產(chǎn)，對公司順利完成生產(chǎn)目標(biāo)有較大影響。進(jìn)一步完善礦井供電，優(yōu)化供電系統(tǒng)，采用集中供電方式，減少供電地點多而帶來的檢修難度以及事故后恢復(fù)供電時間長等不利因素，減少供電事故對安全生產(chǎn)帶來的影響，對礦井安全生產(chǎn)具有重要意義。

3 供電系統(tǒng)優(yōu)化方案及實施措施

3.1 優(yōu)化供電方案

井下目前在用變電所分布在各個采區(qū)，為生產(chǎn)服務(wù)，供電方式采用一級控制一級的方式，且地點比較分散，一旦發(fā)生供電事故影響范圍較大，而且恢復(fù)供電時間較長。

根據(jù)上述分析擬定井下設(shè)置兩個主變電所，其中上組煤主變電所位置選擇在原北翼四號機(jī)頭變電所，兩回路供電，分段運(yùn)行。該位置處于采區(qū)的中心位置，對今后的供電延伸較為有利。下組煤主變電所位置選擇在原變電所，兩回路供電，分段運(yùn)行，對采區(qū)及將來新采區(qū)延伸供電。該位置處于采區(qū)的中心位置，對今后的供電延伸較為有利。該方案既解決了供電地點分散的問題，而且減少了設(shè)備重復(fù)投入，提高了供電可靠性，減少了資金浪費(fèi)。

3.2 措施實施

措施一：對井下供電保護(hù)整定進(jìn)行重新計算，效驗，嚴(yán)格按照計算值對保護(hù)器進(jìn)行整定。制定有效的管理制度，從設(shè)計、計算、效驗、安裝、現(xiàn)場落實、日常巡檢、定期檢查檢修等環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)。

（1）為了避免電纜事故的發(fā)生，提高高壓線路的可靠性，電纜在敷設(shè)時要留有一定的富余系數(shù)，敷設(shè)時要高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求，嚴(yán)格按照規(guī)定要求吊掛。

（2）為加強(qiáng)煤礦井下高壓防爆開關(guān)的安全可靠性，我們在選擇高壓開關(guān)時，其斷流容量不得小于變電所母線上的實際短路容量，嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)、周期對高壓防爆開關(guān)進(jìn)行耐壓試驗，避免擊穿“放炮”引起短路故障。還要對高壓防爆開關(guān)進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)、檢修，對負(fù)荷變化了的高壓開關(guān)的保護(hù)裝置要及時重新進(jìn)行計算和整定，并且定期檢修。

（3）機(jī)電部安排專人負(fù)責(zé)低壓電氣設(shè)備和高壓配電裝置過流保護(hù)裝置的整定和管理工作，加強(qiáng)對此項工作的檢查和指導(dǎo)。

（4）新投產(chǎn)的采區(qū)，在采區(qū)供電設(shè)計時，對保護(hù)裝置的整定值進(jìn)行計算、校驗，機(jī)電安裝人員應(yīng)按設(shè)計要求進(jìn)行安裝整定、調(diào)整。

（5）運(yùn)行中的電氣設(shè)備的保護(hù)裝置，由電氣維修工負(fù)責(zé)定期檢查，如發(fā)現(xiàn)有誤動作或整定值選擇有差錯時，應(yīng)查明原因，由機(jī)電技術(shù)人員根據(jù)實際情況作必要的改動。

措施二：各采區(qū)采用移動變電站供電方式，延伸高壓供電距離，縮短低壓供電距離，即提高了供電質(zhì)量，又減少了電纜投入。

新安采區(qū)變電所要求必須雙回路供電，電纜及開關(guān)投入較多，對于滿足距離較遠(yuǎn)的工作面推采需要新安變電所，投資較大，管理也增加了難度，此類情況選擇移動變電站的供電方式，相對于變電所在安裝難度、硐室標(biāo)準(zhǔn)要求、設(shè)備投入、安裝周期等方面都將大大降低難度和成本，移動變電站靠近工作面安設(shè)，只需一根高壓電纜、一臺移動變電站，能夠大大減少低壓電纜的投入，供電距離的縮短也提高了供電質(zhì)量，有效的減少了低壓保護(hù)整定供電事故的發(fā)生。

措施三：采用主變電所供電方式，兼顧多采區(qū)供電，減少采區(qū)變電所個數(shù)，一旦發(fā)生供電事故即縮小了事故影響范圍，又減少了供電事故影響時間。不僅減少了維修人員的檢修壓力，而且對安全生產(chǎn)提供了有力保障。

采用主變電所供電方式，減少了供電環(huán)節(jié)帶來的諸多不便，設(shè)備投入少，供電集中，便于巡查、檢查、檢修，便于管理。

4 結(jié)語

通過供電優(yōu)化改造，減少了供電環(huán)節(jié)，減少了供電事故的發(fā)生，提高了供電系統(tǒng)的安全可靠性，取得了顯著地經(jīng)濟(jì)和社會效益。

［1］陳國強(qiáng).提高煤礦供電系統(tǒng)可靠性的措施與對策[J].能源技術(shù)與管理，2007(1).