浅谈煤矿采区供电系统设计

袁传增

摘  要：随着我国经济的发展，对煤矿采区供电系统的安全提出了更高的要求。提升煤矿采区供电系统的技术设计，对煤矿采区的安全稳定运行具有十分重要的意义。煤矿区的供电系统对整个煤矿区的高效运行具有十分重要的作用，整个采区的供电系统合理设计能够保证整个采矿过程的顺利进行。该文就基于煤矿采区供电原则、采区变电所供电方案设计、综采工作面供电设计、掘进工作面供电设计展开论述，为煤矿采区供电系统的设计提供一定的借鉴参考价值。

关键词：煤矿采区;供电系统;综采工作面;掘进工作面

中图分类号：TP43            文献标志码：A

0 引言

电力是现在煤矿采区进行生产工作的主要能源，矿采区的机械很多都会直接或间接地以电力为主要能源，电力系统的安全稳定运行对整个煤矿的高效稳定运行具有十分重要的意义。随着国民经济的增长，对煤矿的需求越来越多，煤矿的生产规模不断扩大，为了满足生产发展的需要，煤矿矿区的安全供电是煤矿开采过程中最重要的，合理的煤矿矿区的供电设计对保证煤矿的安全稳定运行显得十分必要。

1 煤矿采区供电原则

煤矿采区的供电系统供电原则如下：

（1）在保证整个煤矿采区供电系统完整安全运作的条件下，应保证整个系统的电缆、开关最少，这样可以最大程度地降低其供电系统的成本。

（2）采区的电气设备所需要的负荷应该根据不同的变压器进行分担，最好在设计时可以根据一个变压器能够分担一个工作面所需要的负荷，同时变压器在运作时禁止其并联运行。

（3）供电系统采用工作面上的配电点到用电设备适合采用放射式方式的供电;上山的输电机适合采用干线式的供电方式;在设计供电系统的供电路线时，适合采用最短路线进行供电，避免资源的浪费，在轨道的下方不宜敷设电缆，堆放材料的溜道中严禁放置电缆，同时在设计供电线路时尽可能地避免回头供电。

（4）对于矿区高浓度的瓦斯区域，供电系统需要重新调整供电线路，需要对高瓦斯区域重新设置专用变压器以及专用开关和电缆，从而最大程度地避免由于供电系统的故障导致矿区井下瓦斯爆炸等事故的发生。

（5）对于矿区井下的通风机械，不管是在整个井下的总风机还是控制局部的通风机应该采用独立的供电方案，同时需要设置双风机，让一部分风机平时工作，另一部分风机备用运行，2部风机的线路接线方式不同，这样可以避免在矿区生产运行过程中当一部分线路出现问题时，另一部分线路可以正常运行。

2 采区变电所供电方案及设计

2.1 供電方案

首先矿区相关负责人应该根据矿区的井下采掘以及排水情况合理设计该矿区的井下供电变压设备与配电设备，设计时还应注意设计的中央变电所与井底车场相协调。在工作井井底上仓带式输送机机头上布设装载硐室，同时在设计时需要预先留有安装采煤工作面和综掘工作面的移动变电站。其次需要确定矿区开挖井下的供电电压的等级，一般在实际的井下矿区生产中，矿井下的供电电压等级一般可以分为10 kV/6 kV、3 300 V、1 140 V和660 V，井下照明设备的电压通常采用的是127 V的电压。最后需要确定矿区井下变电站的供电范围，在实际的矿区生产作业过程中，一般的矿用隔爆型变压器是根据所需要的电压而建立相应的变电所。矿区采用的低压设备电压是1 140 V的液压站清仓设备。利用装载配电点、上仓式输送机以及清理煤转载带式输送机设备完成低压供电，矿井下使用的局部通风机主要采用双电源的供电模式完成整个矿区的供电过程，同时整个系统设计了整个系统线路的选择性漏电保护装置，有效地封锁了瓦斯等。除此之外，矿区的井下高压设备还采用了煤矿专用的特殊电缆、设备。

2.2 供电设计

对于矿区煤矿存储比较丰富的地区，整个矿区的供电方案比较固定，一般矿区采用的供电方案都是由一条主要的供电方案向多条分线路进行供电，这种放射式的供电网络图的主要设计如图1所示。

随着科学技术的不断进步，各种新型的机电设备不断涌现，而随着各种新机电设备的不断发展，煤矿矿区的开采设备的功率都在不断提高，虽然提升了煤矿的产能但是对供电系统提出了更高的要求，放射式的供电线路很难满足现在采区供电需求，此时采用高压深入平巷的移动变电站的供电方式。

（1）综采工作面供电设计

一般矿区综采工作面的采煤机采用3.3 kV的电压供电。矿区采煤工作面的设备采用移动变电站供电，移动变电站安装在采煤工作面的设备列车上，随着工作机组不断地移动，在矿区的轨道上安装顺槽无极绳牵引绞车以及拉动设备列车的回柱绞车等机械设备，采用采区变电所直接供电。要想使整个煤矿供电系统能够正常稳定地运行，必须要进行供电系统的合理设计，系统中各个元件之间要合理地选择，象电力变压器、电缆的选型以及短路电流及其灵敏度校验，都需要进行合理的设计。在进行变压器的选择时需要统计系统所需的电压负荷，在进行变压器的选择时需要在保证供电可靠的前提下，尽量节省系统中所使用的开关、电缆等设备，供电系统中所需要的供电设备尽可能由一台变压器向一个生产区域供电，以减少因为小事因此引起局部区域的停电导致其整个供电系统恢复周期延长，对于系统中的单电源进线的采区变电所，其变压器不超过2台且无高压的馈出线时，整个系统通常不设置电源的断路器，而当系统中的变压器超过2台高压馈出线时需要设置进线断路器。为了保证整个系统安全高效地运行，需要进行输出导线的合理设计，正确和合理地选择低压组合开关对煤矿供电系统的安全可靠运行具有十分重要的意义。对煤矿供电系统的开关选择需要根据允许电流选择截面、对电压进行校验，低压组合开关需要根据磁力启动器按其断路器的电流进行设备额定电流的选取，同时需要对开关进行灵敏度的校验。同时需要根据公式计算出系统中短路电流的电缆阻抗、总阻抗、移动变电站阻抗以及系统中各种机械的短路电流等。

（2）掘进工作面供电设计

在矿区的普掘面一般需要设置一台移动变电站。其型号在现在的实际矿区生产中一般采用的是KBSGZY-630/6kV/1200V  630 kVA，同时需要在矿区设置1台隔爆型真空馈电型的开关，型号为KBZ-400/1140，同时在进行掘进面的供电设计时需要采用8台矿用隔爆兼安全性能较高的真空电磁启动器，一般在实际的矿区开挖过程中，其型号为QJZ-80/1140，该设备连接污水泵、探水钻以及调度绞车等设备。每个掘进面的设置2台局扇相互备用，1回电源引自风机的专用变压器。

3 结论

矿区煤矿生产的安全可靠是矿区电力系统设计时首先要考虑的问题，在进行矿区供电系统设计时，不仅需要考虑到整个矿区的安全性，还需要考虑其经济性。结合矿区的实际情况，综合考虑各方面因素，制定出适合自身的一套切实可行的供电方案，最大程度地使整个矿区安全有效地进行生产作业。

参考文献

[1]李康.山西晋煤寺河煤矿供电系统的方案设计研究[J].山东煤炭科技，2018（5）：145-147.

[2]王广亮.试论煤矿采区供电系统设计[J].煤炭科技，2016（1）：84-86.