朱輝

摘要：在煤礦井下開采過程中，人們對(duì)供電系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求越來越嚴(yán)格，其直接關(guān)系到生產(chǎn)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。一旦供電系統(tǒng)發(fā)生故障，無法正常供電，那么就無法及時(shí)排出井下積聚的涌水和瓦斯，最終導(dǎo)致事故發(fā)生，造成人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失等一系列嚴(yán)重后果。同時(shí)，由于煤礦井下生產(chǎn)環(huán)境惡劣，高溫度、高濕度等生產(chǎn)條件會(huì)對(duì)用電設(shè)備的安全造成較大的威脅，因此，對(duì)提高煤礦供電系統(tǒng)可靠性的措施與對(duì)策開展研究具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：煤礦井下;掘進(jìn)工作面;供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

煤礦產(chǎn)業(yè)在中國一直是重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)，然而，煤礦產(chǎn)業(yè)又離不開電力系統(tǒng)的支持，在整個(gè)煤礦企業(yè)的運(yùn)行過程中，電力是維持并且保證煤礦企業(yè)中各個(gè)設(shè)備正常運(yùn)行的能源，企業(yè)能否提高行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，煤礦產(chǎn)業(yè)能否提高經(jīng)濟(jì)效益的整個(gè)過程都是電力系統(tǒng)在維持與支撐，若電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障并且不能很好的解決，那整個(gè)產(chǎn)業(yè)的運(yùn)行將會(huì)產(chǎn)生極大的問題，嚴(yán)重的將會(huì)導(dǎo)致企業(yè)的停產(chǎn)，制約著煤礦的發(fā)展，故提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性就顯得尤為重要，保證煤礦產(chǎn)業(yè)的安全運(yùn)行，保證礦井內(nèi)工作人員的生命安全。

一、供電系統(tǒng)分類

供電系統(tǒng)大體分為煤礦供電系統(tǒng)、城市供電系統(tǒng)、電力牽引供電系統(tǒng)、飛機(jī)電氣系統(tǒng)。煤礦供電系統(tǒng)分為井下供電系統(tǒng)和地面供電系統(tǒng);城市供電系統(tǒng)是為現(xiàn)代城市提供電能的基礎(chǔ)性系統(tǒng);電力牽引供電系統(tǒng)是指為電力機(jī)車（動(dòng)車、電車）提供電能的系統(tǒng);飛機(jī)電氣系統(tǒng)分為飛機(jī)電源系統(tǒng)和飛機(jī)配電系統(tǒng)。

二、煤礦井下掘進(jìn)工作面供電系統(tǒng)故障類型

（一）電纜及配電開關(guān)、連接器故障

1.環(huán)境因素。井下潮濕環(huán)境、有害氣體會(huì)腐蝕供電線路的絕緣層，長期腐蝕會(huì)降低線路絕緣性能導(dǎo)致漏電現(xiàn)象。

2.質(zhì)量因素。線路絕緣性能較差，高電壓會(huì)導(dǎo)致絕緣擊穿或環(huán)境腐蝕導(dǎo)致絕緣失效。連接器本身密封性能或絕緣物封灌不良在潮濕環(huán)境下易進(jìn)入水汽或直接浸水，從而導(dǎo)致短路。

3.外部因素。井下作業(yè)環(huán)境內(nèi)大型設(shè)備、物料較多，巷道內(nèi)敷設(shè)的線路受到作業(yè)空間內(nèi)的軌道、支護(hù)鋼架或其他重物相互擠壓、磨損引發(fā)線纜絕緣失效，或不可預(yù)知的牽引絞繩斷繩飛出會(huì)直接打斷線纜。

4.線纜老化與過載。線纜絕緣物質(zhì)受氧化作用具有使用年限限制，同時(shí)電流通過產(chǎn)熱和潮濕水汽也會(huì)加速老化，一旦絕緣失效導(dǎo)致漏電或短路;線纜工作電流應(yīng)低于設(shè)計(jì)工作運(yùn)行電流，長期功率過載或電壓異常會(huì)擊穿或破壞線纜。

（二）電源控制開關(guān)故障

以KBZ系列饋電為例，常見的故障有以下類型：

1.防爆開關(guān)漏電保護(hù)部分故障。用電設(shè)備過載及短路不能正常脫扣斷開饋電回路，導(dǎo)致供電系統(tǒng)中出現(xiàn)越級(jí)停電現(xiàn)象，引發(fā)電氣系統(tǒng)中大范圍斷電停運(yùn)現(xiàn)象。

2.人為因素。生產(chǎn)過程中作業(yè)人員非正常接觸開關(guān)柜導(dǎo)致漏電或短路現(xiàn)象，或維修過程中誤操作打開母聯(lián)開關(guān)導(dǎo)致漏電或短路，進(jìn)一步引發(fā)大范圍停電。

三、煤礦井下掘進(jìn)工作面供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用

（一）低壓電纜的選擇和校驗(yàn)

1.電纜型號(hào)的確定

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，必須選用取得煤礦礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志的阻燃電纜，故選擇MYP/MY型礦用移動(dòng)式橡套軟電纜。

2.電纜截面的選擇計(jì)算

常用礦用橡套軟電纜的載流量情況表如表1所示：

①持續(xù)允許電流選擇電纜截面

向單臺(tái)或兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)供電的電流計(jì)算，其實(shí)際工作電流可取電動(dòng)機(jī)額定電流或兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定電流之和。向三臺(tái)以上（包括三臺(tái)）電動(dòng)機(jī)供電的電流可按下式計(jì)算：

②按運(yùn)行時(shí)的電壓損失校驗(yàn)截面

變壓器運(yùn)行時(shí)的電壓損失包括變壓器的電壓損失和電纜的電壓損失兩部分，電纜選擇最長線路。電壓損失由三個(gè)部分組成：∑U=ΔUT+ΔU1+ΔU2

直線電纜一般按機(jī)械強(qiáng)度的最小截面初選，按允許持續(xù)電流校驗(yàn)，即可選擇。選擇干線電纜截面時(shí)，如果干線電纜不長，應(yīng)先按電流的允許持續(xù)電流初選;當(dāng)干線電纜較長時(shí)，應(yīng)先按允許持續(xù)電流初選，按允許電壓損失校驗(yàn)電纜截面進(jìn)行電纜的選型，井下低壓電網(wǎng)在不同額定電壓下的最大電壓損失值。

（二）兩相短路電流的計(jì)算

供電系統(tǒng)兩相短路電流是根據(jù)公式計(jì)算，通過計(jì)算兩相短路電流，目的是校驗(yàn)保護(hù)裝置的靈敏度，此次短路點(diǎn)應(yīng)選擇在保護(hù)范圍的最遠(yuǎn)端，保證整個(gè)供電系統(tǒng)設(shè)備保護(hù)的靈敏度。

（三）電氣設(shè)備的選擇及保護(hù)裝置的整定及校驗(yàn)

低壓電氣設(shè)備的選擇和保護(hù)裝置的整定與校驗(yàn)，主要是對(duì)低壓控制開關(guān)的選型并對(duì)其保護(hù)裝置進(jìn)行整定及靈敏度的校驗(yàn)，保證開關(guān)各種參數(shù)及保護(hù)裝置靈敏度在規(guī)定范圍內(nèi)。其中低壓開關(guān)的額定電壓應(yīng)不小于電網(wǎng)的額定電壓，額定電流不小于所控制設(shè)備的最大電流，并通過計(jì)算對(duì)保護(hù)范圍最末端進(jìn)行最小兩相短路電流校驗(yàn)，最終確定該工作面的供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。由于輔助進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)巷供電距離較長，為確保長距離供電需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)的供電方式的優(yōu)化，最終分析確定供電系統(tǒng)的最佳方案，即隨著掘進(jìn)工作面的推進(jìn)將移動(dòng)變電站移至巷道中部，減少低壓供電距離，解決了因電纜電壓壓降及開關(guān)保護(hù)靈敏度下降導(dǎo)致系統(tǒng)供電癱瘓，故按照規(guī)定要求設(shè)計(jì)，利用最佳的供電方式，保證了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為掘進(jìn)工作面的安全、可靠運(yùn)行提供了有力的保障。

四、結(jié)語

煤礦供電系統(tǒng)是整個(gè)煤礦用電單位的集成網(wǎng)絡(luò)，是煤礦生產(chǎn)的生命網(wǎng)，只有不斷地保障煤礦供電系統(tǒng)的安全，煤礦的生產(chǎn)才能安全地開展;只有及時(shí)、合理地解決煤礦井下供電系統(tǒng)中存在的問題，才能不斷提高系統(tǒng)的可靠性。

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