煤矿供电系统设计及保护接地问题分析

杜晓璐

(山西省同煤集团晋华宫矿，山西 大同 037016)

0 引 言

煤矿产业是国家重点能源产业，对经济的发展及能源保证具有重要的影响。同时，煤矿产业又属于高危产业，一旦生产出现异常，容易引起重大安全事故发生。在煤炭开采中应加强管理，做好细节把控，减少或杜绝事故发生。煤炭生产的供电安全至关重要，关系日常生产及运行。对于此，在煤炭开采中应作为电气系统的管理，并做好相关保护措施，以保证供电正常及安全。笔者结合实际情况，对煤矿开采中供电控制的相关问题进行了讨论，并对接地保护相关问题进行了分析，可为后期煤矿生产电气安全与保证运行提供技术参考。

1 项目概况及分析

同煤集团晋华宫矿属于国家重点煤矿，矿井占地面积大，煤储量丰富及开采资源优越，属于我国重要的煤产区。具体来讲，以11#层307盘区8716工作面为例，该矿区具体情况如下所述：工作面长184.5 m，顺槽长为2 560 m，运输顺槽宽为4.5 m，回风顺槽宽为3.5 m。选用ZZS6000/17/37型液压支架；采用MG400/930-WD型采煤机供电电压等级为3 300 V；根据其它用电设备的容量与布置，采用1 140 V电压等级供电；两巷的运输、排水设备等采用660 V供电；照明(信号)电压为127 V；其供电电源来自11#层307盘区变电所，变电所至2716巷口150 m。

2 煤矿供电控制系统及保护接地问题分析

2.1 煤矿开采供电控制系统供电情况分析

综合目前实际情况及煤矿生产经验，采用综采法对工作面实施开采中，各个高低压供电电缆用量大而损耗严重，加之煤矿开采过程的环境的恶劣性及地理地形的复杂性，瓦斯等易燃易爆气体分布情况复杂，一旦由于各类电气保护不到位而引起电火花，容易引起爆炸而引起伤亡事故。而对煤矿井下进行可靠、安全及合理的供电，对于提供产品质量及保证安全生产具有重要作用及价值。结合该矿井，在采用综采法开采中所用的主要设备如表1所列。

2.2 矿区供电系统拟定原则及分析

综合供电控制相关原理及煤矿开采实际特点，结合本矿区开采实际情况，在对该矿区供电系统进行合理设计时应考虑以下原则：其一，经济及安全原则，即在保证矿区正常供电及可靠的前提下应保证所使用的电气开关、电缆及设备最省，且尽可能做到单台变压器向单一工作面供电，以在发生故障时缩小事故范围[1]。其二，当变压器超过两台且有高压馈出线时，应设置进线断路器进行保护，以确保设备正常运行。其三，电源控制开关应与电气设备成一一对应关系，且应保证容量越大的开关，其距电源的距离应越近[2]。其四，变压器应尽可能采用分列并行，以减少电网运行中由于绝缘电阻下降而使漏电继电器运行条件恶化，从而致使停电范围扩大而导致供电系统可靠性降低。基于以上考虑，结合该矿区实际情况，对综采工作面供电系统进行设计，具体见图1所示。

表1 矿井开采主要用电设备明细表

图1 综采工作面供电系统电路设计图

3 矿区供电控制系统保护接地及相关问题分析

3.1 井下接地保护装设原则及要点分析

电气设备及电缆由于长时间运行及缺乏必要维护，使其金属部分发生裸露而带电，一旦该部分被人体所碰触，则容易发生触电事故，而避免该类事故发生的重要措施在于接地，可以大大减少人发生触电后的电流，可起到保护作用。而对于电气设备接地保护应注意以下原则：其一，对于 36 V以上的可能由于绝缘破坏而发生漏电的电气设备必须设置接地保护装置[3]；其二，设备接地中，严禁将多台设备实施串联接地，同时也禁止多个接地保护装置串联。其三，应建立接地网络，以保证井下需要接地的设备实现良好的接地。其四，对于高压电气设备，一般情况下应设置一个局部接地，以保障其安全使用；此外，对于辅助接地与主接地，其相邻距离应大于5 m，以免造成相互干扰而影响接地保护功能的正常发挥。

3.2 矿区供电控制系统保护接地常见形式及说明

基于目前情况，电气接地保护中所采用的形式主要有以下几种：其一，保护接地，该种方式主要是在电气设备受外界干扰时而为防止对电气系统造成损害而实施的一种接地方式，主要是对不带电的金属部分与地面进行连接，以避免由于设备故障等原因而发生漏电后而引起非带电部分带电而引起人体触电事故，该类方式在煤炭生产中的机电设备防护中常被采用[4]。其二，工作接地，属于对电气设备实施保护的常见形式，主要是为防止电气设备受外界干扰而使得设备运行及性能发生破坏，该种接地方式对于保证设备运行安全及保持良好的性能具有重要意义，如在测量仪表的保护中，能够减少由于外界因素的干扰而对仪表精度造成的损害，可实现对设备的动态调整。

3.3 矿区开采保护接地安装及注意事项说明

综合该矿区开采的特殊性及工作面实际情况，各电气设备在实施开采中应做好保护接地，以减少设备故障发生及保障开采安全。具体来讲，对于该矿区开采而言，进风巷口、皮带机、设备列车及高压连接器等部位应做好接地，同时，接地电阻应不得超过2 Ω，以免对接地保护效果造成影响[5]。同时，对于电气设备的接地保护装置，其接地材料的选择应综合考虑，如选取镀锌扁铁或大于50 mm2的钢绞线等，以免绝缘电阻过大而影响使用。再者，接地保护实施中，应禁止采用铝导体作为接地极等，且应符合《煤矿安全规程》的要求，以提高接地效果及保证设备的正常运行。

4 结 语

综上所述，煤炭开采中的电气安全关系设备的正常运行，对整个开采效率的提升及保障开采安全具有重要的价值及意义。本文结合实际情况，综合榆林市某矿区开采案例，就煤矿开采中供电控制供电系统的配合情况进行了分析与说明，并在此基础上，对煤矿电气系统接地保护相关问题进行了说明，指出了接地保护安装原则及常见形式，可为后期该矿区供电控制系统及接地保护设计提供参考及建议。