煤矿企业供电系统优化设计实例

薛 冰 孙光辉

（肥城曹庄煤矿有限公司，山东 肥城 271601）

0 前言

随着煤矿井下生产工作面不断向前延伸、扩大，高压供电电缆及设备安全与否，直接关系着矿井的生产安全。由于煤矿井下环境条件的特殊性，在采掘过程中容易产生有爆炸危险的瓦斯和煤尘，为了确保安全和正常的生产，合理优化煤矿井下供电系统是十分重要的。

1 供电优化方案研究的意义

根据我公司采场接续的要求，井下供电本着既满足生产需求，又降低供电成本提高效益的原则，我公司机电部制定了井下供电系统优化方案，该优化方案有利于解决供电负荷大带来供电电缆过热、过载，保护装置校验不灵敏，供电线路不合理，供电线路损耗大、无用功大等问题，为公司的安全供电提供有力的保障。

2 现矿井供电方式及现状分析

曹庄煤矿公司受水威胁严重，矿井主排水和供电压力日益加大，随着采场的延伸，生产战线的延长，供电设备的增加，电缆布局越来越复杂。井下6KV电源分别有35KV变电所供至各水平中央变电所，各水平中央变电所供至各采区变电所，采区变电所供至各采煤面、掘进头，树干式接线方式供电可靠性差，一个故障点可引起多个地点停点，且故障点排查难，随着2012年新采区的增加，干式变压器的更换，现供电线路、供电空间己不能满足生产需求。

井下高压供电线路己深入各个采掘负荷中心，其供电是否安全可靠，不仅影响产量，而且影响工程进度。因此井下高压供电可靠运行在矿井供电中有着很重要的地位，煤矿井下高压供电可靠运行不仅与系统设计有关，还与组成系统每个组件的安全可靠有关，因为井下高压供电系统中各种设备只要一个出现故障，整个系统就会受到影响。因此不仅要关心系统本身的设计还要在设备出现故障的薄弱环节出现故障前进行预防、检修、更换。一般煤矿井下高压供电系统常出现的问题有以下几种：

（1）高压线路故障：由于煤矿井下环境比较复杂，井下高压供电系统中电缆成了安全可靠性的薄弱环节。

（2）高压防爆开关故障：虽然井下矿用高压防爆开关都具有高压漏电和绝缘监视保护功能，但由于变压器高低压侧腔体之间没有有效的连锁保护装置，使得高压开关和变压器、低压馈电开关之间的保护不能够形成有效的配合，致使高压开关失去了应有的保护功能，因此，会出现漏电、过流和短路等问题，另外，高压负荷开关出头接触不良，产生弧光或放电，高压负荷开关带载停送变电站，也会导致高压断电事故心。

（3）继电保护故障：目前，煤矿井下高压供电系统中均为6KV系统，较多采用的是直流操作的定时限过电流保护，和瞬时电流速断保护，保护整定的计算效验起着至关重要的作用。保护定值的配合及整定不合理，在出现故障时，会出现越级动作的现象，造成事故的扩大化，影响正常的生产。

（4）变电所数量较多，管理有难度：目前采区变电所较多且为分级供电，点多面广地点分散，一旦发生供电事故影响范围较大，而且恢复供电时间较长，从而影响正常生产，对公司顺利完成生产目标有较大影响。进一步完善矿井供电，优化供电系统，采用集中供电方式，减少供电地点多而带来的检修难度以及事故后恢复供电时间长等不利因素，减少供电事故对安全生产带来的影响，对矿井安全生产具有重要意义。

3 供电系统优化方案及实施措施

3.1 优化供电方案

井下目前在用变电所分布在各个采区，为生产服务，供电方式采用一级控制一级的方式，且地点比较分散，一旦发生供电事故影响范围较大，而且恢复供电时间较长。

根据上述分析拟定井下设置两个主变电所，其中上组煤主变电所位置选择在原北翼四号机头变电所，两回路供电，分段运行。该位置处于采区的中心位置，对今后的供电延伸较为有利。下组煤主变电所位置选择在原变电所，两回路供电，分段运行，对采区及将来新采区延伸供电。该位置处于采区的中心位置，对今后的供电延伸较为有利。该方案既解决了供电地点分散的问题，而且减少了设备重复投入，提高了供电可靠性，减少了资金浪费。

3.2 措施实施

措施一：对井下供电保护整定进行重新计算，效验，严格按照计算值对保护器进行整定。制定有效的管理制度，从设计、计算、效验、安装、现场落实、日常巡检、定期检查检修等环节严格把关。

（1）为了避免电缆事故的发生，提高高压线路的可靠性，电缆在敷设时要留有一定的富余系数，敷设时要高标准、严要求，严格按照规定要求吊挂。

（2）为加强煤矿井下高压防爆开关的安全可靠性，我们在选择高压开关时，其断流容量不得小于变电所母线上的实际短路容量，严格按照《煤矿安全规程》规定的标准、周期对高压防爆开关进行耐压试验，避免击穿“放炮”引起短路故障。还要对高压防爆开关进行维护、保养、检修，对负荷变化了的高压开关的保护装置要及时重新进行计算和整定，并且定期检修。

（3）机电部安排专人负责低压电气设备和高压配电装置过流保护装置的整定和管理工作，加强对此项工作的检查和指导。

（4）新投产的采区，在采区供电设计时，对保护装置的整定值进行计算、校验，机电安装人员应按设计要求进行安装整定、调整。

（5）运行中的电气设备的保护装置，由电气维修工负责定期检查，如发现有误动作或整定值选择有差错时，应查明原因，由机电技术人员根据实际情况作必要的改动。

措施二：各采区采用移动变电站供电方式，延伸高压供电距离，缩短低压供电距离，即提高了供电质量，又减少了电缆投入。

新安采区变电所要求必须双回路供电，电缆及开关投入较多，对于满足距离较远的工作面推采需要新安变电所，投资较大，管理也增加了难度，此类情况选择移动变电站的供电方式，相对于变电所在安装难度、硐室标准要求、设备投入、安装周期等方面都将大大降低难度和成本，移动变电站靠近工作面安设，只需一根高压电缆、一台移动变电站，能够大大减少低压电缆的投入，供电距离的缩短也提高了供电质量，有效的减少了低压保护整定供电事故的发生。

措施三：采用主变电所供电方式，兼顾多采区供电，减少采区变电所个数，一旦发生供电事故即缩小了事故影响范围，又减少了供电事故影响时间。不仅减少了维修人员的检修压力，而且对安全生产提供了有力保障。

采用主变电所供电方式，减少了供电环节带来的诸多不便，设备投入少，供电集中，便于巡查、检查、检修，便于管理。

4 结语

通过供电优化改造，减少了供电环节，减少了供电事故的发生，提高了供电系统的安全可靠性，取得了显著地经济和社会效益。

［1］陈国强.提高煤矿供电系统可靠性的措施与对策[J].能源技术与管理，2007(1).