現(xiàn)代化高產(chǎn)高效礦井供電技術(shù)在神東礦區(qū)

現(xiàn)代化高產(chǎn)高效礦井供電技術(shù)在神東礦區(qū)的應(yīng)用摘要：為解決綜采工作面線路壓降大、設(shè)備啟動和運行不正常問題，采用分區(qū)供電和10kV下井進采區(qū)供電技術(shù)，將傳統(tǒng)井下中央變電所與采區(qū)變電所供電分開，在井下采區(qū)變電所上方從地面鉆孔把35/10kV箱式移動變電站饋出的10kV電壓通過電纜直接送到采區(qū)變電所，由采區(qū)變電所向采掘工作面移動配電點供電，保證了采掘工作面的供電質(zhì)量和供電安全，取得了較好的經(jīng)濟效益。關(guān)鍵詞：神東礦區(qū)；高產(chǎn)高效礦井；分區(qū)供電；供電技術(shù)；供電安全中圖分類號：TD163 ； ； ； ；文獻標識碼：A ； ； ； ；文章編號：1009-2374（2014）18-0036-031概述神華神東煤炭集團公司是我國首個億噸級大型礦區(qū)，有多個礦井年產(chǎn)達1000萬噸，形成了千萬噸礦井群，隨著礦井現(xiàn)代化采煤技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的大型機電采掘設(shè)備在礦區(qū)得到廣泛的應(yīng)用，對礦井電網(wǎng)的供電質(zhì)量提出了越來越高要求；煤礦供電的質(zhì)量不僅關(guān)系到企業(yè)的產(chǎn)量和效益，而且直接影響到煤礦的安全生產(chǎn)，因此有安全、可靠的供電系統(tǒng)是保證礦井安全、高產(chǎn)、高效的必備條件。神東煤炭集團公司各礦井采煤機械化程度高，裝機容量大，回采速度快工作面長，采用固定的傳統(tǒng)礦井供電方式不能滿足安全供電的要求，隨著工作面的移動，供電距離不斷增大，當采掘工作面機電設(shè)備啟動時，配電系統(tǒng)中的電壓損失較大，用電設(shè)備的端電壓往往較低，不能滿足設(shè)備正常啟動的要求，也會引起整個負荷電網(wǎng)電壓波動造成電動機啟動跳閘停電，因此，采用傳統(tǒng)的地面變電所（6kV）到井下中央變電所，由井下中央變電所到采區(qū)變電所，再由采區(qū)變電所到采掘工作面的移動配電點的供電方式已不能滿足現(xiàn)代化礦井大容量高效率采掘供電的需求，在一定程度上限制了高產(chǎn)高效礦井的發(fā)展。針對神東礦區(qū)煤層埋藏淺、地質(zhì)構(gòu)造簡單、賦存穩(wěn)定和良好的開采條件的實際情況，研究采用中央變電所與采區(qū)變電所分區(qū)獨立供電和10kV下井供電技術(shù)，較好地解決了高產(chǎn)高效礦井采掘工作面供電質(zhì)量問題，保證了采掘工作面供電的安全可靠性。在井下采區(qū)變電所的上方從地面鉆孔把35/10kV箱式移動變電站饋出的10kV電源通過電纜直接送到采掘用電負荷中心的采區(qū)變電所，由采區(qū)變電所向采掘工作面移動配電點供電，很好地解決了采掘工作面供電質(zhì)量和供電安全的問題，保證了高產(chǎn)高效礦井大功率采掘設(shè)備的供電需求。目前神東礦區(qū)各礦井廣泛采用35kV/10kV箱式移動變電站，從地面鉆孔用電纜直接向采掘工作面負荷中心的采區(qū)變電所供電，這樣中央變電所與采區(qū)變電所分區(qū)域獨立供電輸送容量大、距離短、電壓損失小，提高了供電電壓等級、減小了用電設(shè)備體積、降低了負荷電纜的截面積，在允許的電壓損失范圍增大了供電距離；地面35kV/10kV箱式移動變電站移動方便、占地少、安裝方便時間短，效果非常顯著。分區(qū)獨立供電和10kV下井供電技術(shù)，多年在神東礦區(qū)實踐得到了廣泛應(yīng)用，改善了整個礦井供電系統(tǒng)的可靠性，保證了礦井供電安全，取得了較好的經(jīng)濟、社會效益。2煤礦傳統(tǒng)35/6kV變電站供電方式2.1傳統(tǒng)供電系統(tǒng)描述煤礦傳統(tǒng)供電方式是地面降壓變電所的電源，一般來自電力系統(tǒng)的區(qū)域變電所或發(fā)電廠，經(jīng)變壓器降壓后再配給煤礦各個用戶，組成煤礦供電系統(tǒng)。地面變電所受電電壓為35kV，根據(jù)煤礦井型及所在地區(qū)電力系統(tǒng)的電壓而定，降壓后的電壓為6kV，向井下中央變電所及高壓用電設(shè)備等供電，組成煤礦的高壓系統(tǒng)；經(jīng)地面和井下變電所再次降壓為380V、660V、1140V、3300V，向低壓用電設(shè)備供電，又組成了各自的低壓供電系統(tǒng)。典型煤礦供電系統(tǒng)，電源取自35kV電力網(wǎng)，經(jīng)雙回輸電線路送到礦井地面變電所。為了保證礦井供電可靠性，這兩回輸電線路經(jīng)過兩臺35/6kV的變壓器變壓后的電能分別接在6kV母線的兩段上，兩段母線上的電能再經(jīng)高壓開關(guān)柜、電纜（架空線）分別送至井上高壓設(shè)備，如主提升運輸設(shè)備、壓風(fēng)設(shè)備、通風(fēng)和排水設(shè)備等。對于一級負荷供電的兩回線路，必須分別連接在母線的兩段上，以確保任意一段母線發(fā)生故障或檢修時，可從另一段母線上獲得電能。井下供電的特征是高壓電源經(jīng)過敷設(shè)在井筒中的電纜送至井下中央變電所，再經(jīng)過配電裝置、電纜送到采區(qū)變電所、主排水泵站、主運輸設(shè)備等。由地面變電所引向井下中央變電所的電纜，其根數(shù)不得少于兩條，當一條出現(xiàn)故障時，其余電纜應(yīng)能承擔(dān)井下全部負荷。2.2井下中央變電所井下中央變電所是全礦井下供電中心，接受從地面變電所送來的高壓電能后，分別向采區(qū)變電所及主排水、主運輸?shù)雀邏涸O(shè)備供電。（1）中央變電所高壓母線采用單母線分段，其段數(shù)應(yīng)與電源進線數(shù)目相對應(yīng)，段與段之間設(shè)有母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)，正常時母線分列運行，以保證供電安全可靠。（2）一級負荷如高壓水泵電動機、運輸皮帶機等應(yīng)均勻地分別接到各段母線上；向各采區(qū)供電的高壓電纜分別接到不同的母線段上。（3）變電所中除配電裝置內(nèi)可用母線連接外，設(shè)備間的連線必須用電纜，高壓電纜敷設(shè)于溝內(nèi)，低壓電纜懸掛在墻壁上。2.3采區(qū)變電所采區(qū)變電所是采區(qū)動力的中心，其任務(wù)是將中央變電所送來的高壓電能配送到采掘工作面配電點或用電設(shè)備。采區(qū)變電所的位置選擇是否合理，對于供電安全和供電質(zhì)量有直接影響，一般由供電電壓等級、供電距離、采煤方法及采區(qū)巷道布置方式、機械化程度、采煤機組容量大小等因素所決定，并力求減少變電所搬家次數(shù)。2.4傳統(tǒng)的供電方式存在的缺陷（1）傳統(tǒng)供電方式電纜距離長、電纜連接頭多、檢修量大、維護困難。（2）傳統(tǒng)供電線路長壓降大，常因電壓波動大和電壓保護動作影響采掘設(shè)備的正常運行，設(shè)備啟動時壓降高達20%以上。（3）大功率采煤機和運輸設(shè)備的使用對整個供電系統(tǒng)提出了更高要求，地面35kV變電所和井下中央變電所建設(shè)周期長，設(shè)備更新量大困難。（4）隨著采掘工作面的延伸，井下供電系統(tǒng)電氣保護也難達到可靠保護的要求。（5）電力電子設(shè)備的應(yīng)用也產(chǎn)生了大量的諧波，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓波形畸變，影響供電質(zhì)量。（6）同負荷情況下電纜截面大，維護費用高。310kV直接下井分區(qū)供電技術(shù)傳統(tǒng)的供電方式已不適應(yīng)神東礦區(qū)高產(chǎn)高效礦井的發(fā)展，神東根據(jù)煤層賦存條件打破傳統(tǒng)的供電模式，采用分區(qū)域獨立供電技術(shù)，中央變電所只負責(zé)中央排水、固定機電運輸設(shè)備的供電。采區(qū)變電所電源取至采區(qū)變電所上方地面35/10kV箱式移動變電站饋出的10kV電壓，從地面鉆孔用MYJV42-8.7/10kV-3*240電纜直接入井，并進入采區(qū)變電所，采區(qū)變電所用PBG50Y礦用隔爆型永磁機構(gòu)高壓真空配電裝置，將10kV電壓用MYPTJ-8.7/10kV-3*185電纜送至采掘工作面、排水設(shè)備和輸送帶運輸設(shè)備配電點，在配電點用KBSGZY礦用隔爆型移動變電站將10KV電壓降至設(shè)備所需電壓，很好地解決了供電質(zhì)量問題，保證了設(shè)備的供電質(zhì)量和安全。3.135/10kV移動變電站（1）35kV移動變電站的結(jié)構(gòu)組成。35kV箱式變電站結(jié)構(gòu)采用的是簡化型預(yù)裝式變電站，變壓器露天布置；高、低壓配電設(shè)備布置于箱體內(nèi)，分體式結(jié)構(gòu)，并實現(xiàn)無油化，配有微機自動化監(jiān)控系統(tǒng)，具有“遙控、遙測、遙調(diào)、遙信”四遙功能，達到無人值守條件。35kV配電裝置采用國產(chǎn)的XGN17A-40.5箱型固定式金屬封閉開關(guān)柜。10kV配電裝置采用ZGN-12固定式開關(guān)柜。各箱體內(nèi)裝設(shè)空調(diào)，照明設(shè)施，方便巡視和維護。（2）35/10kV移動變電站的安裝。生產(chǎn)廠家按使用單位提出的要求，進行設(shè)計；將高、低壓設(shè)備在工廠安裝、調(diào)試完成，實現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)；土建工程只做箱體和主變電器基礎(chǔ)，有15天左右就能完成移動變電站的整體施工安裝，與常規(guī)變電所相比大大縮短了建設(shè)和施工周期，完全能滿足井下采掘設(shè)備對供電需求。3.210kV直接下井分區(qū)供電技術(shù)的優(yōu)點（1）因井下中央變電所不向采區(qū)變電所供電，地面固定35/10kV變電所設(shè)計可小型化，節(jié)省了投資，減小了建筑面積，提高了供電可靠性。（2）采用分區(qū)供電10kV直接下井到采區(qū)，縮短了去采掘工作面電纜的長度，減少了末端壓降和線路損耗，保證了采掘工作面供電質(zhì)量。（3）提高了供電系統(tǒng)輸電能力，輸電能力的提升可以增加井下供電網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)穩(wěn)定性。（4）提高了電網(wǎng)的供電距離、供電質(zhì)量和經(jīng)濟可靠性。（5）地面35/10kV箱式移動變電站安裝簡單、移動方便、供電迅速。（6）地面35/10kV箱式移動變電站占地少、投資省、維護簡單、防護性能好，采用國產(chǎn)箱變，綜合效益大。（7）供電可靠性高，10kV箱體開關(guān)柜工廠化生產(chǎn)，地面工作環(huán)境好，抗干擾能力強，檢修方便，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。（8）箱體具有防水、防火、防凍、防腐、防風(fēng)沙，機械強度好、耐機械外力沖擊。435/10kV箱式移動變電站在活雞免礦井的實際應(yīng)用分區(qū)供電和10kV直接下井供電技術(shù)經(jīng)過多年實踐在神東礦區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，形成了成熟的具有代表性的神東礦區(qū)現(xiàn)代化高產(chǎn)高效礦井供電技術(shù)。如活雞免礦是年產(chǎn)1000萬噸礦井，綜采工作面多時布置3個，每個綜采工作面總裝機容量6500kW以上，一個掘進工作面裝機總?cè)萘?500kW以上，傳統(tǒng)供電方式已無法滿足采掘工作面安全高效的需求，采用10kV直接下井分區(qū)供電技術(shù)很好地實現(xiàn)了高產(chǎn)高效礦井的目標。圖110kV直接下井采區(qū)供電圖（1）地面35/10kV箱式移動變電站采用兩路35kV進線，保證供電安全可靠。（2）35/10kV移動變電站安裝時根據(jù)采區(qū)的的設(shè)備容量情況，選用兩臺16000kVA的有載調(diào)壓變電器（SZ10-M-16000/35），保證布置三個綜采工作面時滿足設(shè)備容量的要求。（3）從采區(qū)上方地面直接鉆孔用電纜直接向采區(qū)變電所供電，電纜分別夾在每根鋼絲繩上，以防處理和更換電纜時方便。（4）從地面箱式移動變電站至井下采區(qū)變電所10kV電纜長度為150米，與傳統(tǒng)供電方式相比電纜長度減少幾千米，明顯改善了線路末端壓降，提高了供電質(zhì)量。（5）采區(qū)變電所采用雙電源供電，有效保證了供電的可靠性。（6）10kV電壓直接從采區(qū)變電所送至采掘工作面，在采掘工作面選用國產(chǎn)型號為KSGZY的移動變電站，將10kV電壓降為工作面現(xiàn)場設(shè)備所需要的電壓，電壓為：0.69kV、1.14kV、3.3kV三個等級，縮短了低壓供電距離，降低了有色金屬消耗，使供電與運行取得最佳經(jīng)濟效益。（7）綜采工作面移動變電站及其他開關(guān)設(shè)備放在軌道列車上，隨工作面的回采移變列車跟著一起移動，方便靈活。5結(jié)語對于淺埋煤層礦井（有條件分區(qū)獨立供電礦井），可采用10kV直接下井分區(qū)供電技術(shù)。在井下采區(qū)變電所上方地面由35/10kV或10kV箱式移動變電站直接向采區(qū)變電所供電，由采區(qū)變電所向運輸巷排水、運輸巷膠帶輸送機、采掘工作面等設(shè)備供電，較好地解決了傳統(tǒng)固定變電所向采區(qū)變電所供電線路長壓降大等諸多問題，保證了采掘工作面的供電質(zhì)量和供電安全。地面35/10kV或10kV箱式移動變電站安裝移動方便、回收利用率高、綜合效益好，有條件的地方直接取電力網(wǎng)10kV電源更經(jīng)濟方便，經(jīng)過多年探索實踐形成的10kV直接下井分區(qū)獨立供電技術(shù)，為神東億噸礦區(qū)的建設(shè)和發(fā)展起到了技術(shù)支撐作用，取得了實效，并對附近其他礦區(qū)生產(chǎn)建設(shè)也起到了示范和引領(lǐng)作用，社會效益顯著。參考文獻[1] ；方雪.礦井供電系統(tǒng)與供電技術(shù)要求[J].科技創(chuàng) ；業(yè)家，2013，（9）.[2] ；陶學(xué)儀，尚藥世.現(xiàn)代化礦井安全高效綜采工作面 ；供電技術(shù)[J].煤炭學(xué)報，2010，（11）.[3] ；郝志清.礦井供電電壓問題的探討[J].中國新技 ；術(shù)新產(chǎn)品，2010，（22）.[4] ；張棟梁.提高煤礦井下供電安全技術(shù)措施探討 ；[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2012，（9）.[5] ；程然，王廣周.我國礦井供電系統(tǒng)電壓等級的選擇 ；[J].煤礦機電，2012，（3）.[6] ；吳秀文.煤礦井下供電系統(tǒng)安全問題解決措施 ；[J].科技與企業(yè)，2013，（5）.[7] ；孔慶宇，陳凱利.井下供電標準化管理創(chuàng)新研究 ；[