煤矿井下掘进工作面供电系统设计的研究与应用

王文建

（山西新元煤炭有限责任公司机电动力部，山西 寿阳 045400）

由于现阶段煤矿井下供电系统网络比较复杂，供电系统不完善或不合理，将会导致供电系统的运行中断。为提升供电系统的安全性和可靠性，现针对新元公司3411辅助进风、回风掘进工作面展开供电系统的设计研究。

1 供电情况简介

新元公司3411辅助进风、回风掘进巷道由南向北布置，设计全长1946.6m，两条巷道的掘进方式都采用综掘、巷道掘进，电压等级为1140V/660V。3411辅助进风巷主要设备有掘进机、煤溜、皮带机、皮带涨紧、四台风机、水泵；回风巷设备主要有掘进机、皮带、煤溜、水泵。掘机采用动力1140V电压等级供电，皮带、皮带涨紧车、水泵、煤溜、风机采用660V电压等级供电。

2 供电方案说明

供电前期将移动变电站的三台变压器置于巷道附近3412配电点，负责前期掘进时皮带机、综掘机、局扇风机等各类设备用电。随着巷道掘进距离的增长，为保证供电系统的稳定性、可靠性，巷道掘进到800～1000m时，需要在合适的位置开掘配电点硐室建立中部配电点，将前期供电的移动变电站移至该配电点，由该配电点分别向顺槽里和顺槽外供电，为后期掘进时的所有设备供电，或通过对主干线电缆并相增大供电电缆截面，提升整个供电系统的可靠性。

3 煤矿井下采掘工作面供电系统的设计应用

根据实际情况，对新元公司3411辅助进风、回风井下采掘工作面供电系统的设计进行简要的分析、研究，并实际应用，具体内容如下：

3.1 拟定供电系统的原则

（1）保证供电可靠，力求使用开关、起动器、使用电缆的数量应最少。

（2）原则上一台起动器控制一台设备。

（3）采区变电所动力变压器多于一台时，应合理分配变压器负荷，通常一台变压器担负一个工作面用电设备。

（4）变压器尽量不并联运行。

（5）掘进工作面与回采工作面的电气设备应分开供电，所有掘进工作面的局扇机应具备设三专（专用变压器、专用开关、专用线路）两闭锁（风电闭锁、瓦斯电闭锁）。

3.2 3411辅助进风、回风供电系统负荷统计表

3411辅助进风、回风供电系统负荷统计情况，如下表1所示。

表1 3411辅助进风、回风供电系统负荷统计表

3.3 低压电缆的选择和校验

（1）电缆型号的确定

根据《煤矿安全规程》规定，必须选用取得煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆，故选择MYP/MY型矿用移动式橡套软电缆。

（2）电缆截面的选择计算

常用矿用橡套软电缆的载流量情况表如下表2所示

表2 常用矿用橡套软电缆的载流量情况表

① 持续允许电流选择电缆截面

向单台或两台电动机供电的电流计算，其实际工作电流可取电动机额定电流或两台电动机额定电流之和。

向三台以上（包括三台）电动机供电的电流可按下式计算：

② 按运行时的电压损失校验截面

变压器运行时的电压损失包括变压器的电压损失和电缆的电压损失两部分，电缆选择最长线路。

电压损失由三个部分组成：

式中：

ΔUT—变压器中的电压损失，V；

ΔU1—干线电缆中的电压损失，V；

ΔU2—支线电缆中的电压损失，V。

直线电缆一般按机械强度的最小截面初选，按允许持续电流校验，即可选择。选择干线电缆截面时，如果干线电缆不长，应先按电流的允许持续电流初选；当干线电缆较长时，应先按允许持续电流初选，按允许电压损失校验电缆截面进行电缆的选型。井下低压电网在不同额定电压下的最大电压损失值，如下表3所示。

表3 井下低压电网在不同额定电压下的最大电压损失值

3.4 两相短路电流的计算

3.5 电气设备的选择及保护装置的整定及校验

低压电气设备的选择和保护装置的整定与校验，主要是对低压控制开关的选型并对其保护装置进行整定及灵敏度的校验，保证开关各种参数及保护装置灵敏度在规定范围内。其中低压开关的额定电压应不小于电网的额定电压，额定电流不小于所控制设备的最大电流，并通过计算对保护范围最末端进行最小两相短路电流校验，最终确定该工作面的供电系统的设计。

由于新元公司3411辅助进风、回风巷供电距离较长，为确保长距离供电需求，实现对传统的供电方式的优化，最终分析确定供电系统的最佳方案，即随着掘进工作面的推进将移动变电站移至巷道中部，减少低压供电距离，解决了因电缆电压压降及开关保护灵敏度下降导致系统供电瘫痪，故按照规定要求设计，利用最佳的供电方式，保证了供电系统的稳定性，为掘进工作面的安全、可靠运行提供了有力的保障。

4 结语

本文通过对新元公司3411辅助进风、回风供电系统的合理设计，按照预定的供电设计方案，进行一步步的规范设计，并对其进行正确的校验，最终确定工作面的供电系统设计方案及供电方式。目前新元公司该工作面供电系统运行非常稳定，降低了以往掘进工作面因供电距离长导致的电压压降及开关灵敏度下降造成的供电事故的发生率，提高了煤矿的生产效率，积极推动了矿井的安全生产。