井下供配电系统设计与选型

杨永忠

（新疆天富小沟矿业有限责任公司，新疆 石河子 832026）

随着科学技术的发展，目前我国各大矿区均已采用综合机械化开采方式采煤。综合机械化开采具有机械化程度高、开采效率高等优势，然而，采用该方法井下巷道和工作面需要布置的生产和安全电气设备也较多[1-3]，因此，井下供配电系统的平稳运行是保证井下正常生产和安全的前提[4-5]。

1 工程概况

新疆天富小沟矿业位于石河子市西南部，距离石河子市区75km，隶属于沙湾县管辖。井田走向长度3.5km，倾向宽度0.9km，面积约3.47km2。根据井田的实际地质条件及煤层赋存情况，决定采用走向长壁后退式开采方法，接替采区的掘进工作和首采面的开采工作同时进行。井下机电设备台数较多。

2 井下负荷及下井电缆选择

2.1 负荷统计

设备总台数：62台（工作台数45台，备用台数17台）；

设备装机总容量：4867.5kW；

工作总容量：4053.9kW；

采用需用系数法进行计算后，计算负荷为：

有功功率：P=3129kW；

无功功率：Q=612kVar；

视在功率：S=3188kVA ；

无功补偿后有功功率：COSφ=0.93，折合吨煤耗电量 15.63kW·h/t。

2.2 下井电缆

井下计算电流：正常涌水量时I=285A，最大涌水量时Ij=307A。经计算，同时为保证在矿井一回路供电发生故障时，设备仍可由另一回路正常供电，下井电缆选用二回MYJV22-3.6/63×120型煤矿用钢带铠装阻燃电缆，电缆参数满足安全电流、电压降（△U=2.62%）、热稳定（允许热稳定电流为38.10kA）和经济电流密度要求。从电缆安全运行考虑，下井电缆经主平硐入井至下山主变电所，全长1300m，电缆沿帮吊挂。

3 井下供电及设备选型

3.1 井下供电方案

井下负荷主要集中在以下几处：下山带式输送机和轨道下山提升机，以主排水泵为中心的井底车场附近的负荷，采煤运输顺槽内的可伸缩带式输送机头处的可伸缩带式输送机负荷，采煤工作面设备和上下顺槽设备负荷，掘进工作面设备负荷。

（1）根据井下设备负荷位置，将主变电所布置在主排水泵房与井底车场的相邻处，由下山变电所向主变电所引入两回路6kV电源母线。主变电所供电范围主要包括：采煤工作面及工作面顺槽、掘进工作面、主排水泵房、井底车场等。主排水泵采用QJGR-75/6型矿用隔爆高压交流软启动器降压起动。在掘进工作面布置有局部通风机，局部通风机采用不同母线段的双回660V电压、专用开关、专用电缆供电，通风机的控制开关选用ZJT-30/660SF型矿用隔爆变频调速装置。

（2）在+1190m采煤运输顺槽内的可伸缩带式输送机头处，布设一台矿用隔爆KBSGZY-500/66/1.2kV型移动变电站。该变电站向运输顺槽的带式输送机、运输石门胶带机、两个掘进工作面的可伸缩带式输送机及无极绳绞车供电，供电电压1140V。上述胶带机均采用QJR-200/1140型矿用隔爆交流软启动器起动。

（3）在+1190mB4采煤运输顺槽距采煤工作面100m处，设一台矿用隔爆KBSGZY-1600/66/1.2kV型移动变电站，以1140V电压向工作面采煤机及可弯曲刮板运输机配电。设矿用隔爆KBSGZY-500/66/0.69kV型移动变电站一台，以660V电压向运输顺槽内的刮板转载机、破碎机等设备配电。配电点6kV电源引自主变电所。

（4）在+1270mB4采煤回风顺槽距采煤工作面100m处，设一台矿用隔爆KBSGZY-500/66/0.69KV型移动变电站，以660V电压向工作面回风顺槽内的乳化液泵站、喷雾泵等设备配电。配电点6kV电源引自主变电所。

（5）在距+1190mB8运输顺槽掘进面100m处设掘进面配电点。设一台矿用隔爆KBSGZY-500/1010/0.69kV 型移动变电站，向掘进机、转载机、调度绞车、探水钻等设备配电，配电电压660V。配电点6kV电源引自主变电所。

（6）在距+1270mB8回风顺槽掘进面100m处设掘进面配电点。设一台矿用隔爆KBSGZY-500/1010/0.69kV型移动变电站，向掘进机、转载机、调度绞车、探水钻等设备配电，配电电压660V。配电点6kV电源引自主变电所。

3.2 井下供电电压等级

井下供电电压参数如下：高压配电电压6kV，低压配电电压660V，综采工作面配电电压1140V，照明设备配电电压127V。

3.3 井下主变电所

主变电所接线方式为单母线分段、分列运行。主变电所高压配电开关选用PBG49-10型矿用隔爆高压真空配电装置，低压配电开关选用KBZ-400（200）/660型矿用隔爆真空馈电开关，主排水泵选用QJGR-75/6型矿用隔爆高压交流软启动器降压起动，照明电源选用ZBZ4/660M型矿用隔爆照明信号综合装置。根据井下负荷情况，主变电所选用两台KBSG-200/66/0.69kV矿用隔爆干式变压器。

主要电气设备的校验：6kV母线计算最大短路电流IK2=4.33kA，Ic=11.04kA；0.66kV母线计算最大短路电流IK3=13.69kA，Ic=34.9kA；1.2kV母线计算最大短路电流IK3=4.76kA，Ic=12.13kA；660V KBZ-1000/660极限分段能力15kA＞13.69kA，满足要求；1140V KBZ-500/1.14极限分段能力12.5kA＞4.76kA，满足要求；高压电缆 MYJV22-3.6/6-3×25允许热稳定电流7.94kA＞4.33kA，满足要求。

井下主变电所内的设备布置与供电系统图一致，双行排列，高低压设备各占一边，低压设备长度超过高压设备部分改为低压设备双面布置。

3.4 井下照明

井下主石门、车场、主、副斜井井筒、工作面运输巷、避难硐室及机电硐室均设置固定照明。照明灯具采用DGS60-13/127B型矿用隔爆节能灯；采煤工作面照明灯具采用KBY-62型矿用隔爆荧光灯；在下山提升机硐室、下山胶带运输机硐室、井下运输调度室、下山变电所、主变电所等处除设置固定照明外，还设置BAJ52型防爆应急灯。矿灯及充电架数量：矿井井下工人在籍人数Ng=369，矿灯数Nd=369×1.5=554，充电架数Nj=554÷102=5.4取6，备用充电架数Nb=2，矿灯房面积60m2。在主变电所、轨道上山绞车硐室、避难硐室等处设BAJ52防爆型应急照明灯。

4 加强电气安全管理

4.1 加强人才管理和培训

任何行业，人才总是制约其发展质量的最重要因素，矿井电气设备管理及运行也是如此。因此要提高矿井电气设备的运行安全性，必须从根本上加强机电相关专业队伍的建设，具体措施主要有：大力引进机电相关专业高素质人才，建立定期培训制度及时学习和补充新的知识结构，外派技术人员到先进的矿山或科研单位挂职锻炼和交流。

4.2 加强行政管理

加强行政管理，从制度上解决电气设备的运行及安全。可建立奖惩机制，做到奖罚分明，激励员工及技术人员的工作热情，使施工队伍可以积极主动地投入工作。建立档案机制，每台设备都有相应的档案，做到定期维护、定期记录，如发现可能有出现问题的征兆，应采取相应措施及时解决。

5 结论

（1）根据新疆天富小沟矿业井下设备布置台数及类型对井下负荷进行了计算，并对下井电缆进行了选型；

（2）对井下供配电方法和设备进行了选型设计，主要包括：供电方案、变电所位置、供电电压、设备配置等，并阐述了如何加强井下电气设备安全管理。