張海超（開灤能源股份有限公司范各莊礦業(yè)分公司,河北 唐山 063108）

煤礦采區(qū)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

張海超
（開灤能源股份有限公司范各莊礦業(yè)分公司,河北 唐山 063108）

摘 要：煤礦采區(qū)的供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是礦區(qū)供電系統(tǒng)的藍(lán)圖，是重要的基礎(chǔ)組成部分。本文將簡(jiǎn)析煤礦采區(qū)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟，探究煤礦供電系統(tǒng)中主要存在的問題和提出供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)以及需要注意的地方。

關(guān)鍵詞：煤礦采區(qū);供電系統(tǒng);設(shè)計(jì)

1 引言

供電系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)的只要?jiǎng)恿?lái)源，如果電力運(yùn)輸中斷，就會(huì)出現(xiàn)被迫停產(chǎn)的后果，而且，其中出現(xiàn)淹井、瓦斯積聚、爆炸坍塌等嚴(yán)重事故的幾率就會(huì)上升。供電過(guò)低，會(huì)對(duì)采煤采礦的工作造成不良的影響，嚴(yán)重的還會(huì)威脅到礦工的生命安全。并且，由于時(shí)代的進(jìn)步、機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，煤礦采區(qū)的作業(yè)區(qū)域逐漸加大，供電線路也越來(lái)越長(zhǎng)。煤礦采區(qū)對(duì)“安全”的要求非常高以及嚴(yán)格，雖然增加了設(shè)計(jì)的難度，但是也必須按照要求高質(zhì)量地完成供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2 煤礦采區(qū)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟

為了保證供電系統(tǒng)的安全性和提高供電效率與質(zhì)量水平，保證煤礦采區(qū)工作如期進(jìn)行，就需要設(shè)計(jì)一個(gè)有序的、簡(jiǎn)介明晰、高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)節(jié)能的供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最優(yōu)方案。

設(shè)計(jì)出最優(yōu)的方案需要遵循下列步驟：

在進(jìn)行設(shè)計(jì)方案之前，需要做的工作是收集煤礦采區(qū)的原始資料作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。而原始資料的收集包括采煤的方法、運(yùn)輸方式、采煤工作面的長(zhǎng)度等方面。除此之外，還需要對(duì)整個(gè)煤礦采區(qū)的電負(fù)荷情況進(jìn)行全面的了解和系統(tǒng)地歸納總結(jié)，列出供電系統(tǒng)所需要的用典設(shè)備以及制作出用電設(shè)備分布情況的平面圖以及負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表。

根據(jù)用電設(shè)備分布情況圖和相互之間的用電關(guān)系，然后再進(jìn)一步對(duì)其對(duì)應(yīng)分類分組，再根據(jù)分組的具體情況給出一個(gè)大致的規(guī)劃、設(shè)立負(fù)荷集中配電點(diǎn)。如果出現(xiàn)采區(qū)作業(yè)面上功率大，而且供電的距離較遠(yuǎn)和需要保護(hù)等級(jí)較高的用電負(fù)荷的情況，那么就使用雙干線電纜或者井下防爆式移動(dòng)變電站進(jìn)行供電。另外，采區(qū)變電所位置的確定需要確定在通風(fēng)良好的地方，溫度不能超過(guò)其附近巷道的5℃，而且還要嚴(yán)格滿足方便運(yùn)輸設(shè)備、電纜進(jìn)出，頂板無(wú)漏水等要求。

因?yàn)樵诓蓞^(qū)作業(yè)的過(guò)程中會(huì)存在電纜懸掛形成彎曲的供電設(shè)備的這種情況，所以在設(shè)計(jì)橡膠電纜的長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)該盡量滿足用電設(shè)備最大的供電距離。

如果煤礦的產(chǎn)業(yè)規(guī)模較大，產(chǎn)量較高，為了確保能在煤礦采區(qū)正常供電，為了提高供電系統(tǒng)的可靠性，在設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)時(shí)就需要采用這樣的一個(gè)供電設(shè)計(jì)：雙回路高壓電源進(jìn)線加上兩臺(tái)或以上的移動(dòng)變電站。

3 煤礦采區(qū)供電中主要存在的問題

采區(qū)供電系統(tǒng)的電壓具有不穩(wěn)定性，波動(dòng)的次數(shù)也較為頻繁，使得設(shè)備起動(dòng)和日常作業(yè)、工作供電方面的可靠性降低。

多數(shù)的采煤機(jī)械設(shè)備在煤礦采區(qū)供電系統(tǒng)中應(yīng)用都是以電力電子為核心的，并且具有非線性電力負(fù)荷的特點(diǎn)，在這些設(shè)備的運(yùn)作過(guò)程當(dāng)中就會(huì)產(chǎn)生眾多的諧波分量。這種情況同樣會(huì)威脅到供電系統(tǒng)的可靠性，降低工作人員對(duì)此供電系統(tǒng)的信心。

供電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中也會(huì)有考慮不周全，忽略了煤礦采區(qū)生產(chǎn)量增大的情況。由于產(chǎn)量增大，那么原來(lái)設(shè)計(jì)的供電系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足這時(shí)的煤礦采區(qū)，其中的變壓器的容量不能滿足數(shù)量在增加的電動(dòng)拖動(dòng)系統(tǒng)所需要的起動(dòng)容量，造成系統(tǒng)不能起動(dòng)，拖慢采區(qū)作業(yè)的進(jìn)度與降低效率，造成采區(qū)工作人員再一次地對(duì)供電系統(tǒng)的可靠性增添了懷疑。

4 煤礦采區(qū)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 采區(qū)漏電保護(hù)

現(xiàn)在的設(shè)備多數(shù)是智能化高科技產(chǎn)品，具有漏電保護(hù)功能，所以出現(xiàn)漏電的可能性的高低是取決于安裝系統(tǒng)的可靠性。在變電所、運(yùn)輸巷、井底車場(chǎng)和其他配電點(diǎn)的用電設(shè)備的外殼連上橡膠電纜。另外，必須可靠地進(jìn)行主接地極，在水溝處或者潮濕的地方可以有針對(duì)性地采用局部接地的埋設(shè)，但采用的鋼板的面積和厚度都需要多加注意。

4.2 設(shè)備的保護(hù)

除了漏電之外，在采區(qū)的變電所、配電點(diǎn)和移動(dòng)變電站都需要安裝短路、過(guò)負(fù)荷的保護(hù)裝置以及遠(yuǎn)程控制裝置，提高供電系統(tǒng)的可靠性。在高壓電線區(qū)域必須裝上具有選擇性的單向接地的保護(hù)裝置。

4.3 提高供電系統(tǒng)電壓

在正常情況下，動(dòng)力線路的電壓變動(dòng)范圍只能在5%以內(nèi)，不得超過(guò)。這是電業(yè)規(guī)程的規(guī)定要求，也是為了保證采區(qū)電器設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，高效穩(wěn)定所提高的硬性要求。

為了保證采區(qū)供電系統(tǒng)的供電質(zhì)量，在選擇電纜截面的時(shí)候往往會(huì)偏向于大型。雖然這會(huì)增加供電系統(tǒng)的成本，但是采區(qū)kV級(jí)電壓設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)，除了提高供電的可靠性和供電質(zhì)量水平之外，還能降低供電的電流，減少電能在線路運(yùn)行過(guò)程中的損失，大大提高供電電路中的電能傳輸效率。

4.4 控制電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)

對(duì)于運(yùn)作功率較大、可以空載啟動(dòng)和對(duì)起動(dòng)沒有特殊要求的機(jī)電設(shè)備，可以采取降壓起動(dòng)式；而對(duì)于功率小、在運(yùn)作過(guò)程總對(duì)供電系統(tǒng)影響不大的機(jī)電設(shè)備，可以采取直接起動(dòng)式；對(duì)于功率大、負(fù)荷又集中并且要求重載起動(dòng)的點(diǎn)擊拖動(dòng)系統(tǒng)就要求使用變極調(diào)速的方式。針對(duì)不同的機(jī)電設(shè)備，采取不同的起動(dòng)方式，這樣才能保證供電系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，增強(qiáng)其中的可靠性。

4.5 設(shè)計(jì)電纜截面及型號(hào)

在供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，電纜選型的設(shè)計(jì)方法的依據(jù)有：電壓的損失、電流密度、機(jī)械強(qiáng)度和短路熱穩(wěn)定條件等。而采區(qū)的機(jī)電設(shè)備的電纜大部分為動(dòng)力電纜，所以電纜選型的設(shè)計(jì)方法應(yīng)采用按照電壓損失來(lái)對(duì)電纜截面和型號(hào)進(jìn)行設(shè)計(jì)，再用按長(zhǎng)期運(yùn)行的條件來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)，確保電纜工作穩(wěn)定性。

5 結(jié)語(yǔ)

總結(jié)以上的論述，在進(jìn)行設(shè)計(jì)煤礦采區(qū)供電系統(tǒng)的時(shí)候，無(wú)可厚非的是需要根據(jù)煤礦采區(qū)的實(shí)際情況：產(chǎn)量多少、規(guī)模、實(shí)際用電情況、地勢(shì)特點(diǎn)等方面，再思考需要的系數(shù)、配電點(diǎn)的確定、電纜類型、長(zhǎng)度以及機(jī)電設(shè)備的選擇等多方面的因素。除此之外，還要顧及供電系統(tǒng)的后期的維護(hù)工作以及采區(qū)規(guī)模發(fā)生變化后所做的應(yīng)對(duì)措施。這樣才能設(shè)計(jì)出科學(xué)可持續(xù)、合理規(guī)范、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的采區(qū)供電系統(tǒng)，保證礦工人員的生命安全和煤礦采取工作的正常運(yùn)作、高效進(jìn)行。

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