煤礦井下供電節能線路設計與設備選型研究范文

本站小編為你精心準備了煤礦井下供電節能線路設計與設備選型研究參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：為有敁保證井下供電系統安全、低能耗且保障用電可靠性，本文以陜西某煤礦井供電線路的節能設計以及供電設備配套選型為研究內容，對井下輸電線路迚行了節能和輸電網絡的優化設計件，提出了井下供電設備優化選型的具體斱案。經驗證該斱案能為該礦提供安全、可靠的電能輸送，幵能大幅度降低井下供電系統能耗。

關鍵詞：煤礦；井工開采；供配電系統；設備選型

井下機電系統的供電安全對于保障井下安全生產，提高井下安全意識具有重要意義[1-2]。但目前由于井下作業環境條件惡劣、安全隱患因素多等多方限制，對于井下供電線路設計也提出了全新的挑戰。故本文以陜西某礦井的井下供電線路節能設計為研究內容，提出了復雜水文地質條件下，對于煤礦供電線路優化設計的一些想法，并給出了具體的設計方案和電氣設備配套選型的有效方法，以期為提高該礦供電安全和設備可靠性提供參考。

1井下生產系統的供電特點分析

（1）該礦屬于高瓦斯礦井，具有爆炸危險性的瓦斯及粉塵來源，同時井下部分區域還會存放一定量的易燃材料，故應嚴格控制機電系統中有電弧、火花等爆炸性火源隱患的存在；（2）從該礦井巷道設計圖中可知，部分配電硐室空間狹窄，故供電系統設計時應充分考慮電氣設備的尺寸限制，同時，頂板破碎易出現磷皮掉落等現象，而造成電氣設備及電纜損壞，故供電系統設計時應考慮配置有效的保護設施[3]；（3）從相關地質報告中可知，礦井上覆含水層，頂板有淋水可能，故供電系統設計時應注重井下電氣設備的防潮處理；（4）井下作業的電氣設備在不同采面常需要頻繁移動，以輔助各采面采煤、掘進任務，故電氣設備的供電系統布設也應考慮設備的移設任務需求；（5）井下作業設備種類繁多，同時啟停的頻率較大，故電氣設備的負載電流波動較大，對井下供電系統沖擊較大，易出現擊穿、漏電等故障，故系統設計應考慮過載和兼顧排水、通風等需求[4]。

2井下設備供電線路節能設計及設備配套選型

2.1礦井供電系統的結極組成分析

如圖1為一個典型的井下供電系統架線原理圖，觀察圖中結構不難發現，電網為礦井提供的電能輸送會初次由主變壓器降壓至10kV后，經電纜輸送至井下用電設備。并且在架線結構圖中，還可以看出這兩條線路是分立的，分別架設獨立的10kV母線為井底車場內的中央變電所和井下各采區進行供電。另外，值得注意的是10kV母線是經由井筒鋪設電纜來實現對中央變電所供電的，而這部分的低壓段也采用分立母線的架構方式，從而保證用電設備的可靠性，以實現雙供電回路的不間斷電力供應。

2.2井下供電線路的節能設計

由上文供電系統結構組成分析可知，井下供電網絡的架線基礎原則是通過設計多組回路，來保障井下設備的24小時不間斷電力供應。但對于輸電和供電系統而言，這種供電的備用機制卻因架線工藝冗雜、環節流程復雜，不但不利于輸電安全，同時存在嚴重的能耗損失現象。為此，文中著重從井下中央變電所和采區變電所的供電線路進行優化設計，以求低能耗地保證供電安全及相關可靠性。井下中央變電所具體的節能線路網絡設計如圖2所示，優化線路的核心目標是備用節能線路與供電主線平行設計，在線路輸入端有一個斷路診斷機制，當有斷路信號回饋給備用系統時，初始被切斷的進線供應將閉合進線開關，從而可以順利地啟用備用電源。圖2井下中央變電所的節能線路設計采區變電所的供電線路設計，如圖3中所示。

2.3井下供電線路設備的配套選型

考慮該礦為高瓦斯礦井，著重針對井下絕緣電纜、真空配電裝置、低壓饋電開關、變壓器以及采區照明設備進行優化選型。其中，考慮采區變電所進線采用10V高壓輸電線路、工作面配電線路采用1140V和660V低壓輸電線路，同時考慮電纜需要煤礦專用電纜，電纜的阻燃特性應滿足特殊需求并具有一定抗壓、抗砸強度，為此文中選擇MYP-0.66/1.14礦用移動橡套軟電纜和MYPTJ-6/10礦用移動金屬屏蔽監視型橡套軟電纜。同樣出于上述考慮，其他類型的電氣元件做如下選擇：（1）真空配電系統采用PBG1-10防爆、隔爆型配電裝置；（2）對于饋電開關優化選擇采用1140V和660V的KBZ防爆型低壓饋電開關；（3）對于變壓器的優化選擇，文中在變電所和配電點的各個之路上設置4臺變壓器，兩臺供生產的主變壓器，另兩臺為風機專用變壓器，其型號選擇為KBSGZY-1250/10，0.69/1.2kV，1250kVA和KBSGZY-200/10，1.2/0.69KV，200KVA兩種類型的隔爆、防爆干式變壓器；（4）井下照明設備采用標壓127V的MBH14-21/127型的礦用節能熒光燈。

3供電方案設計效果分析

為進一步反映井下供電線路改造的現實效果，研究中采用故障模擬和監測數據統計結果進行綜合分析。在故障模擬實驗中，研究分別對中央變電所、采區變電所進行了30次的斷路診斷試驗，結果顯示備用電源切換成功率為100%，斷電后備用電源的平均響應17.2s；同時，為反映供電線路改造后的節能效果，研究中分別對中央變電所、采區變電硐室的能耗變化，進行了為期60天的能耗統計分析。分析結果發現，在線路改造前日均電能消耗分別為、232836.74、14498.43kW•h，而在線路優化改造后214683.87、11974.51kW•h。從數據上看，供電線路經優化設計后同樣能完成備用線路的相關功能，同時有效降低因備用線路耗散所帶來的能耗損失，從而證明文中的供電方案，對于供電線路節能設計、優化能耗具有極好的效果。

4結論

為有效提高井下供電線路的安全性、可靠性，盡最大可能降低井下供電網絡的能耗損失，文中以陜西某礦井下電網改造為研究對象，并著重對該礦中央變電所、采區變電硐室供電線路進行了優化設計，提出了輸電線路優化設計及配套電氣元件優化選型方案。經現場實施后發現，該方案對于提高輸電線路安全性、可靠性，降低輸電能耗損失具有較好的效果，為解決該礦供電線路改造難題提供了切實有效的技術方案，對同類礦山的供電線路優化及能耗改造任務也同樣具有一定的借鑒意義。

參考文獻:

[1]馮志勤，煤礦井下供配電系統的設計與選型探討[J]，山東煤炭科技，2015(07):101-102+104.

[2]王國平，煤礦井下供配電系統的設計與選型探討[J]，內蒙古煤炭經濟，2016(12):38-39.

[3]喬麗娜，基于最優級數的煤礦供電網絡綜合優化研究[D]，河南理工大學，2009.

[4]劉翔，井下供配電系統的設計與選型[J]，四川水泥，2017(12):81.

作者：李新旺 單位：國家能源集團有限公司