煤礦井下掘進工作面供電系統(tǒng)設(shè)計的研究與應(yīng)用

王文建

（山西新元煤炭有限責任公司機電動力部，山西 壽陽 045400）

由于現(xiàn)階段煤礦井下供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜，供電系統(tǒng)不完善或不合理，將會導(dǎo)致供電系統(tǒng)的運行中斷。為提升供電系統(tǒng)的安全性和可靠性，現(xiàn)針對新元公司3411輔助進風、回風掘進工作面展開供電系統(tǒng)的設(shè)計研究。

1 供電情況簡介

新元公司3411輔助進風、回風掘進巷道由南向北布置，設(shè)計全長1946.6m，兩條巷道的掘進方式都采用綜掘、巷道掘進，電壓等級為1140V/660V。3411輔助進風巷主要設(shè)備有掘進機、煤溜、皮帶機、皮帶漲緊、四臺風機、水泵；回風巷設(shè)備主要有掘進機、皮帶、煤溜、水泵。掘機采用動力1140V電壓等級供電，皮帶、皮帶漲緊車、水泵、煤溜、風機采用660V電壓等級供電。

2 供電方案說明

供電前期將移動變電站的三臺變壓器置于巷道附近3412配電點，負責前期掘進時皮帶機、綜掘機、局扇風機等各類設(shè)備用電。隨著巷道掘進距離的增長，為保證供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，巷道掘進到800～1000m時，需要在合適的位置開掘配電點硐室建立中部配電點，將前期供電的移動變電站移至該配電點，由該配電點分別向順槽里和順槽外供電，為后期掘進時的所有設(shè)備供電，或通過對主干線電纜并相增大供電電纜截面，提升整個供電系統(tǒng)的可靠性。

3 煤礦井下采掘工作面供電系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用

根據(jù)實際情況，對新元公司3411輔助進風、回風井下采掘工作面供電系統(tǒng)的設(shè)計進行簡要的分析、研究，并實際應(yīng)用，具體內(nèi)容如下：

3.1 擬定供電系統(tǒng)的原則

（1）保證供電可靠，力求使用開關(guān)、起動器、使用電纜的數(shù)量應(yīng)最少。

（2）原則上一臺起動器控制一臺設(shè)備。

（3）采區(qū)變電所動力變壓器多于一臺時，應(yīng)合理分配變壓器負荷，通常一臺變壓器擔負一個工作面用電設(shè)備。

（4）變壓器盡量不并聯(lián)運行。

（5）掘進工作面與回采工作面的電氣設(shè)備應(yīng)分開供電，所有掘進工作面的局扇機應(yīng)具備設(shè)三專（專用變壓器、專用開關(guān)、專用線路）兩閉鎖（風電閉鎖、瓦斯電閉鎖）。

3.2 3411輔助進風、回風供電系統(tǒng)負荷統(tǒng)計表

3411輔助進風、回風供電系統(tǒng)負荷統(tǒng)計情況，如下表1所示。

表1 3411輔助進風、回風供電系統(tǒng)負荷統(tǒng)計表

3.3 低壓電纜的選擇和校驗

（1）電纜型號的確定

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，必須選用取得煤礦礦用產(chǎn)品安全標志的阻燃電纜，故選擇MYP/MY型礦用移動式橡套軟電纜。

（2）電纜截面的選擇計算

常用礦用橡套軟電纜的載流量情況表如下表2所示

表2 常用礦用橡套軟電纜的載流量情況表

① 持續(xù)允許電流選擇電纜截面

向單臺或兩臺電動機供電的電流計算，其實際工作電流可取電動機額定電流或兩臺電動機額定電流之和。

向三臺以上（包括三臺）電動機供電的電流可按下式計算：

② 按運行時的電壓損失校驗截面

變壓器運行時的電壓損失包括變壓器的電壓損失和電纜的電壓損失兩部分，電纜選擇最長線路。

電壓損失由三個部分組成：

式中：

ΔUT—變壓器中的電壓損失，V；

ΔU1—干線電纜中的電壓損失，V；

ΔU2—支線電纜中的電壓損失，V。

直線電纜一般按機械強度的最小截面初選，按允許持續(xù)電流校驗，即可選擇。選擇干線電纜截面時，如果干線電纜不長，應(yīng)先按電流的允許持續(xù)電流初選；當干線電纜較長時，應(yīng)先按允許持續(xù)電流初選，按允許電壓損失校驗電纜截面進行電纜的選型。井下低壓電網(wǎng)在不同額定電壓下的最大電壓損失值，如下表3所示。

表3 井下低壓電網(wǎng)在不同額定電壓下的最大電壓損失值

3.4 兩相短路電流的計算

3.5 電氣設(shè)備的選擇及保護裝置的整定及校驗

低壓電氣設(shè)備的選擇和保護裝置的整定與校驗，主要是對低壓控制開關(guān)的選型并對其保護裝置進行整定及靈敏度的校驗，保證開關(guān)各種參數(shù)及保護裝置靈敏度在規(guī)定范圍內(nèi)。其中低壓開關(guān)的額定電壓應(yīng)不小于電網(wǎng)的額定電壓，額定電流不小于所控制設(shè)備的最大電流，并通過計算對保護范圍最末端進行最小兩相短路電流校驗，最終確定該工作面的供電系統(tǒng)的設(shè)計。

由于新元公司3411輔助進風、回風巷供電距離較長，為確保長距離供電需求，實現(xiàn)對傳統(tǒng)的供電方式的優(yōu)化，最終分析確定供電系統(tǒng)的最佳方案，即隨著掘進工作面的推進將移動變電站移至巷道中部，減少低壓供電距離，解決了因電纜電壓壓降及開關(guān)保護靈敏度下降導(dǎo)致系統(tǒng)供電癱瘓，故按照規(guī)定要求設(shè)計，利用最佳的供電方式，保證了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為掘進工作面的安全、可靠運行提供了有力的保障。

4 結(jié)語

本文通過對新元公司3411輔助進風、回風供電系統(tǒng)的合理設(shè)計，按照預(yù)定的供電設(shè)計方案，進行一步步的規(guī)范設(shè)計，并對其進行正確的校驗，最終確定工作面的供電系統(tǒng)設(shè)計方案及供電方式。目前新元公司該工作面供電系統(tǒng)運行非常穩(wěn)定，降低了以往掘進工作面因供電距離長導(dǎo)致的電壓壓降及開關(guān)靈敏度下降造成的供電事故的發(fā)生率，提高了煤礦的生產(chǎn)效率，積極推動了礦井的安全生產(chǎn)。