煤矿采区供电系统设计探讨

张海超（开滦能源股份有限公司范各庄矿业分公司,河北 唐山 063108）

煤矿采区供电系统设计探讨

张海超
（开滦能源股份有限公司范各庄矿业分公司,河北 唐山 063108）

摘 要：煤矿采区的供电系统设计是矿区供电系统的蓝图，是重要的基础组成部分。本文将简析煤矿采区供电系统的设计步骤，探究煤矿供电系统中主要存在的问题和提出供电系统设计的要点以及需要注意的地方。

关键词：煤矿采区;供电系统;设计

1 引言

供电系统是煤矿生产的只要动力来源，如果电力运输中断，就会出现被迫停产的后果，而且，其中出现淹井、瓦斯积聚、爆炸坍塌等严重事故的几率就会上升。供电过低，会对采煤采矿的工作造成不良的影响，严重的还会威胁到矿工的生命安全。并且，由于时代的进步、机械技术的发展，煤矿采区的作业区域逐渐加大，供电线路也越来越长。煤矿采区对“安全”的要求非常高以及严格，虽然增加了设计的难度，但是也必须按照要求高质量地完成供电系统设计。

2 煤矿采区供电系统的设计步骤

为了保证供电系统的安全性和提高供电效率与质量水平，保证煤矿采区工作如期进行，就需要设计一个有序的、简介明晰、高质量和经济节能的供电系统设计的最优方案。

设计出最优的方案需要遵循下列步骤：

在进行设计方案之前，需要做的工作是收集煤矿采区的原始资料作为设计的依据。而原始资料的收集包括采煤的方法、运输方式、采煤工作面的长度等方面。除此之外，还需要对整个煤矿采区的电负荷情况进行全面的了解和系统地归纳总结，列出供电系统所需要的用典设备以及制作出用电设备分布情况的平面图以及负荷统计表。

根据用电设备分布情况图和相互之间的用电关系，然后再进一步对其对应分类分组，再根据分组的具体情况给出一个大致的规划、设立负荷集中配电点。如果出现采区作业面上功率大，而且供电的距离较远和需要保护等级较高的用电负荷的情况，那么就使用双干线电缆或者井下防爆式移动变电站进行供电。另外，采区变电所位置的确定需要确定在通风良好的地方，温度不能超过其附近巷道的5℃，而且还要严格满足方便运输设备、电缆进出，顶板无漏水等要求。

因为在采区作业的过程中会存在电缆悬挂形成弯曲的供电设备的这种情况，所以在设计橡胶电缆的长度时应该尽量满足用电设备最大的供电距离。

如果煤矿的产业规模较大，产量较高，为了确保能在煤矿采区正常供电，为了提高供电系统的可靠性，在设计供电系统时就需要采用这样的一个供电设计：双回路高压电源进线加上两台或以上的移动变电站。

3 煤矿采区供电中主要存在的问题

采区供电系统的电压具有不稳定性，波动的次数也较为频繁，使得设备起动和日常作业、工作供电方面的可靠性降低。

多数的采煤机械设备在煤矿采区供电系统中应用都是以电力电子为核心的，并且具有非线性电力负荷的特点，在这些设备的运作过程当中就会产生众多的谐波分量。这种情况同样会威胁到供电系统的可靠性，降低工作人员对此供电系统的信心。

供电系统在设计的过程中也会有考虑不周全，忽略了煤矿采区生产量增大的情况。由于产量增大，那么原来设计的供电系统已经不能满足这时的煤矿采区，其中的变压器的容量不能满足数量在增加的电动拖动系统所需要的起动容量，造成系统不能起动，拖慢采区作业的进度与降低效率，造成采区工作人员再一次地对供电系统的可靠性增添了怀疑。

4 煤矿采区供电系统的设计要点

4.1 采区漏电保护

现在的设备多数是智能化高科技产品，具有漏电保护功能，所以出现漏电的可能性的高低是取决于安装系统的可靠性。在变电所、运输巷、井底车场和其他配电点的用电设备的外壳连上橡胶电缆。另外，必须可靠地进行主接地极，在水沟处或者潮湿的地方可以有针对性地采用局部接地的埋设，但采用的钢板的面积和厚度都需要多加注意。

4.2 设备的保护

除了漏电之外，在采区的变电所、配电点和移动变电站都需要安装短路、过负荷的保护装置以及远程控制装置，提高供电系统的可靠性。在高压电线区域必须装上具有选择性的单向接地的保护装置。

4.3 提高供电系统电压

在正常情况下，动力线路的电压变动范围只能在5%以内，不得超过。这是电业规程的规定要求，也是为了保证采区电器设备能够正常运转，高效稳定所提高的硬性要求。

为了保证采区供电系统的供电质量，在选择电缆截面的时候往往会偏向于大型。虽然这会增加供电系统的成本，但是采区kV级电压设计供电系统，除了提高供电的可靠性和供电质量水平之外，还能降低供电的电流，减少电能在线路运行过程中的损失，大大提高供电电路中的电能传输效率。

4.4 控制电机拖动系统

对于运作功率较大、可以空载启动和对起动没有特殊要求的机电设备，可以采取降压起动式；而对于功率小、在运作过程总对供电系统影响不大的机电设备，可以采取直接起动式；对于功率大、负荷又集中并且要求重载起动的点击拖动系统就要求使用变极调速的方式。针对不同的机电设备，采取不同的起动方式，这样才能保证供电系统的高效运转，增强其中的可靠性。

4.5 设计电缆截面及型号

在供电系统设计的过程中，电缆选型的设计方法的依据有：电压的损失、电流密度、机械强度和短路热稳定条件等。而采区的机电设备的电缆大部分为动力电缆，所以电缆选型的设计方法应采用按照电压损失来对电缆截面和型号进行设计，再用按长期运行的条件来进行检验，确保电缆工作稳定性。

5 结语

总结以上的论述，在进行设计煤矿采区供电系统的时候，无可厚非的是需要根据煤矿采区的实际情况：产量多少、规模、实际用电情况、地势特点等方面，再思考需要的系数、配电点的确定、电缆类型、长度以及机电设备的选择等多方面的因素。除此之外，还要顾及供电系统的后期的维护工作以及采区规模发生变化后所做的应对措施。这样才能设计出科学可持续、合理规范、节能、经济的采区供电系统，保证矿工人员的生命安全和煤矿采取工作的正常运作、高效进行。

参考文献：

[1]候阿龙.煤矿采区供电系统设计探讨[J].科技情报开发与经济,2012(11).

[2]彭秋红,成兰.煤矿采区供电系统设计探析[J].煤矿现代化,2014(01).

[3]刘明东.煤矿井下采区供电系统设计分析[J].中国高新技术企业,2012(16).