煤矿地面供电系统运行分析

（同煤集团马脊梁矿 山西 037000）

前言

由于很多矿井当前正在对煤矿开采技术进行全面的升级，井下工作面也在不断的扩展，这也要求煤炭供电系统的安全性以及相应的可靠性也需要进行升级改造。通过分析国家煤矿安全监督局相关的统计报告发现，当前煤矿供电事故引发的安全事故不断攀升[1]。比如煤矿瓦斯爆炸中，超过50%事故是由于通风设备断电问题引发的，从而导致井下瓦斯量不断增加，由于在井下将电气设备腐蚀之后，可能出现击穿绝缘层的问题，这样往往极易引发爆炸事故，因此本文对煤矿地面供电系统进行设计。

1.供电系统特性与问题的分析

(1)供电系统特性

笔者总结了供电系统常见问题包括如下几个方面：

第一，井上与井下煤矿各个电气设备电力分配不合理；

第二，瓦斯登记以及通风方式不合理；

第三，矿井生产能力问题等。

通常可以将煤矿生产过程划分如下六个系统：

第一，提升系统；

第二，掘进系统；

第三，运输系统；

第四，通风系统；

第五，综采系统；

第六，排水系统。

运输系统工作的范围为矿石、煤炭等运输到井下车场，同时还可以把设备从井上运输到井下。通常运输系统选用地面直接供电或者采用各变电所进行供电[2]。掘进系统与综采系统，分别负责井下巷道与工作面的开拓、转载煤等。由于掘进系统与综采系统供电距离比较长，往往需要设置变电站或者相应的移动变电站，进而可以给设备供电。通常情况下，通风系统可以有效地排除系统的有害气体与煤尘，此外还可以将新鲜的空气传输给工作面。不管何种类型的供电系统，当出现供电问题时，会给井下安全作业带来严重的威胁。因此，需要优化井下变电所的运行情况。

(2)系统主要存在的问题

通过对各个系统的分析发现，煤矿供电系统必须保证通风系统以及排水系统的安全性，从而可以有效的避免出现安全事故。此外，系统必须对电路问题以及相应的电气设备进行保护。由于电路最危险的环节是短路故障问题，假如电网出现短路故障，这样会在瞬间形成上万伏特的电流，从而将会致使电气设备发生击穿的现象，有可能触发火灾或者爆炸等。由此可以看出，为了有效的提高矿区用电的安全性，矿区必须安装相应的电流保护系统，同时对供电系统的参数进行检测。

2.供电系统结构分析与方案设计

(1)地面供电系统总体结构的设计

当前煤矿供电系统选用的方式为分层工作方式，即井上与井下两个部分，在该部分对井上供电系统进行介绍。一般情况下，地面变电所达到接收电能的效果，以及把电能合理的划分给相应的采区变电所。图1表示相应的地面变电所，其中包括线路为：35kV线路以及相应的6kV线路。为了能够满足变电所的供电需要，在进线端两路设置两台对应的主变压器设备，能够实现有效地跨接。本设计在35kV母线上设置有FZ避雷器以及相应的TV电压互感器，从而可以起到监测保护的效果。

图1 地面供电系统总体结构设计

(2)电源快速切换装置的选型

本设计采用电源快速切换的形式满足系统排水与通风的需要。假如供电系统在某一支路电源发生故障时，这时借助手动的形式实现更换其支路供电，进而能够保证系统时刻有电。PCS-96555装置所选用的CPU为32位，其便于实现人机交互、通信方便以及便于维护等，同时能够支持和RS485串口通信，以及具有较强的抗干扰能力，进而达到煤矿地面用电的需要。

3.供电系统保护方案的设计

图2是继电器保护方案，其包括如下几个设备单元：

图2 智能继电保护系统方案设计

第一，保护装置单元；

第二，交换机单元；

第三，测控装置单元；

第四，智能终端单元等。

本设计采用电子式互感器，其可以对线路的电流以及电压型号进行测量。该种互感器具有结构简单，重量轻以及准确率高的特点。通常可以借助合并单元实现对电流与电压信息的整合，借助时钟设置信号时间，因此可以有效地避免互感器与保护装置对线路的影响。同时，将同步时钟获得的信息当做信号输出的时间基准，进而保证信息有序的输出。这样能够在事故分析的过程中，对断电的状态以及电压变化情况进行统计。交换机作为保护系统的中枢神经，其传输使用以太网进行传输，从而可以构建有效的信息传输渠道，进一步保护远程终端信息传输。

一般可以将智能终端分为两个单元：

第一，接收保护装置的控制信息单元，其可以对断路器的工作状态进行控制。

第二，向测控装置上传信息单元，能够帮助工作人员对断路器进行远程的监控。

在保护装置内，可以实现对信号处理以及相应的分析，同时可以把数值与相应的阈值判断，进而能够及时发现系统中存在的故障问题，将该问题传输给智能终端。测控装置通常可以将测量信号上传给站控层，从而更加利于工程师进行远程控制，与此同时通过控制回路情况来监控断路器的分合状态。

4.结语

煤矿应用地面供电系统电源快速切换装置后，当系统供电某一个支路出现故障时，那么该支路可以快速的切换电源，可以有效的保证煤矿企业生产的安全性，让供电系统实现连续工作。此外，继电保护系统能够对信息进行采集，对故障进行诊断等，可以在供电电路上实现速断保护以及相应的过流保护等，从而能够有效的提高煤矿供电系统运行的安全性、稳定性。