東灘煤礦五采區(qū)供電方案技術(shù)探析

引言
　　電能作為煤礦企業(yè)主要動力能源，供電系統(tǒng)的可靠性、安全性直接影響到礦井的經(jīng)濟(jì)效益，甚至?xí)驗楣╇娤到y(tǒng)的設(shè)計不合理造成全礦停電事故的發(fā)生，引發(fā)人員傷亡。合理的供電方案設(shè)計對礦井的生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用，下面本文將根據(jù)東灘煤礦五采區(qū)實際工程情況詳細(xì)介紹其供電系統(tǒng)的方案設(shè)計。
　　1 采區(qū)概況
　　東灘煤礦五采區(qū)位于井田東北部，東至嶧山斷層保護(hù)煤柱;西以一號井東斷層、北宮村斷層為界與一采區(qū)相鄰;南到兗石鐵路煤柱;北至五、七采區(qū)邊界線。南北長平均約3.20km，東西寬平均約1.07km，面積約3.24km2。上組煤可采煤層開采標(biāo)高-430～-1000m。
　　2 負(fù)荷統(tǒng)計及供電方案
　　2.1 采區(qū)負(fù)荷統(tǒng)計
　　設(shè)備總臺數(shù)：60臺;
　　設(shè)備工作臺數(shù)：49臺;
　　設(shè)備總?cè)萘浚?0649.2kW;
　　設(shè)備工作容量：10364kW;
　　采用需用系數(shù)法進(jìn)行計算后，計算負(fù)荷為：
　　有功功率：5316.4kW;
　　無功功率：5092.3kVar;
　　視在功率：7389.0kVA。
　　2.2 供電方案
　　根據(jù)采區(qū)設(shè)計開采工藝布置情況，東灘煤礦五采區(qū)最大負(fù)荷時，將同時存在1個綜采工作面、1個綜掘工作面、1個普掘工作面及其它附屬負(fù)荷。
　　根據(jù)設(shè)備布置情況及礦井現(xiàn)有供電系統(tǒng)，五采區(qū)不再設(shè)置獨(dú)立的采區(qū)變電所，設(shè)置采區(qū)水泵房變電所1座，采區(qū)用電設(shè)備及采區(qū)水泵房變電所電源均引自礦井東翼區(qū)域變電所。
　　礦井東翼區(qū)域變電所為四回電源進(jìn)線，分別引自井下中央變電所不同母線段，每回線路均采用MYJV22-6kV-3×185型電力電纜。東翼區(qū)域變電所內(nèi)布置22臺BGP9L-6型礦用隔爆型高壓真空配電裝置，有5臺備用回路。東翼區(qū)域變電所直接擔(dān)負(fù)一采一變電所和三采區(qū)變電所的供電任務(wù)，間接擔(dān)負(fù)一采二變電所和三采一變電所的供電任務(wù)。
　　根據(jù)礦井接續(xù)任務(wù)安排，當(dāng)五采區(qū)開采時，一采一變電所、一采二變電所、三采區(qū)變電所除周邊照明及附屬小設(shè)備外不再擔(dān)負(fù)較大負(fù)荷供電任務(wù)，三采一變電所還將擔(dān)負(fù)1個綜采工作面、1個綜掘工作面和1個普掘工作面的供電任務(wù)，較比礦井東翼區(qū)域變電所原供電負(fù)荷小很多，因此本設(shè)計不需再對礦井東翼區(qū)域變電所供電能力進(jìn)行校核。五采區(qū)開采時需在東翼區(qū)域變電所內(nèi)安裝4臺BGP9L-6型礦用隔爆型高壓真空配電裝置。
　　2.3 采區(qū)水泵房變電所
　　五采區(qū)水泵房設(shè)置MD155-30×6型水泵5臺，2用2備1檢修，單臺水泵配套隔爆電動機(jī)YB3-315L1-4，功率160kW，電壓1140V。
　　五采區(qū)水泵房變電所兩回電源均引自礦井東翼區(qū)域變電所，電源電纜選用MYJV22-6kV-3×50mm2交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套鋼帶鎧裝電力電纜。采區(qū)水泵房變電所6kV系統(tǒng)采用單母線分段接線方式。該變電所內(nèi)設(shè)BGP9L-6型礦用隔爆高壓真空配電箱5臺，設(shè)QJR4礦用隔爆兼本質(zhì)安全型軟起動磁力起動器5臺，設(shè)KBSG-1250/6/1.2kV 1250kVA礦用隔爆型干式變壓器1臺，設(shè)KBZ-630A/1.14kV礦用隔爆型真空饋電開關(guān)3臺，KBZ-400A/1.14kV礦用隔爆型真空饋電開關(guān)5臺。
　　3 綜采工作面供電
　　綜采工作面的采煤機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、分級破碎機(jī)、乳化液泵、噴霧泵和污水泵均采用3.3kV電壓供電，順槽帶式輸送機(jī)、除鐵器及回柱絞車采用1.14kV電壓供電，其他設(shè)備采用660V電壓供電。采煤工作面設(shè)備采用移動變電站供電，移動變電站安裝于設(shè)備列車上，隨著工作面機(jī)組的推進(jìn)移動。
　　采煤機(jī)和刮板運(yùn)輸機(jī)采用1組QJZ-2400/3300-9礦用隔爆兼本質(zhì)安全型多回路真空電磁起動器，本組合開關(guān)9回饋出，其中1回帶采煤機(jī)，2回分別帶刮板輸送機(jī)機(jī)尾低速和機(jī)尾高速，2回分別帶刮板輸送機(jī)機(jī)頭低速和機(jī)頭高速，1回帶采煤機(jī)控制信號，其余為采煤機(jī)備用。
　　轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)和分級破碎機(jī)采用1組QJZ-2400/3300-6礦用隔爆兼本質(zhì)安全型多回路真空電磁起動器，本組合開關(guān)6回饋出，其中1回帶破碎機(jī)，1回帶分級破碎機(jī)，2回分別帶轉(zhuǎn)載機(jī)低速和高速電機(jī)，其余為備用。
　　噴霧泵和污水泵采用2組QJGZ-500/3300-4礦用隔爆兼本質(zhì)安全型四回路高壓真空電磁起動器，其中一組帶2臺乳化液泵1臺污水泵，另外一組帶1臺乳化液泵2臺清水泵，每組電磁起動機(jī)均備用1回。
　　順槽帶式輸送機(jī)、除鐵器供電選用1臺KBSGZY-1600/6/1.2礦用移動變電站設(shè)置在帶式輸送機(jī)設(shè)備硐室，3臺QJZ-800/1140礦用隔爆兼本質(zhì)安全型真空電磁起動器和1臺QJZ-100/1140礦用隔爆兼本質(zhì)安全型真空電磁起動器，分別為帶式輸送機(jī)的3臺電機(jī)及除鐵器供電，其余附屬用電設(shè)備采用智能化真空饋電開關(guān)或電磁起動器供電。
　　4 掘進(jìn)工作面供電
　　普掘面設(shè)1臺移動變電站，型號為KBSGZY-630/6 6/0.69kV   630kVA，設(shè)1臺礦用隔爆兼本質(zhì)安全型真空電磁起動器，型號為QJZ-400/1140（660）;設(shè)4臺礦用隔爆型真空饋電開關(guān)，型號為KBZ-400/1140（660），1臺礦用隔爆真空電磁起動器，型號QBZ-80，帶液壓鑿巖臺車、挖掘式裝載機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、除塵風(fēng)機(jī)、砼射機(jī)等設(shè)備。當(dāng)普掘工作面距離變電所較近時，也可采區(qū)變電所低壓直接供電的方式。 　　綜掘面設(shè)1臺移動變電站，型號為KBSGZY-630/10   10/0.69kV   630kVA;設(shè)1臺隔爆型真空饋電開關(guān)，型號分別為KBZ-200/1140（660）;設(shè)1臺礦用隔爆兼本質(zhì)安全型多回路真空電磁起動器，型號為QJZ1-1600/1140（660）-6;設(shè)1臺礦用隔爆兼本質(zhì)安全型真空電磁起動器，型號為QJZ-400/1140（660）。帶綜掘工作面各低壓設(shè)備，當(dāng)綜掘工作面距離變電所較近時，也可采區(qū)變電所低壓直接供電的方式。
　　每個掘進(jìn)面的兩臺局扇相互備用，1回電源引自變電所風(fēng)機(jī)專用變壓器低壓饋出回路，1回電源引自工作面低壓供電系統(tǒng)，采用QBZ3-80/660SF型煤礦風(fēng)機(jī)用隔爆型雙電源真空電磁起動器，實現(xiàn)“雙風(fēng)機(jī)”“雙電源”的自動切換。
　　5 設(shè)備保護(hù)及接地
　　井下高壓電動機(jī)、移動變電站、動力變壓器的高壓側(cè)設(shè)有短路、過負(fù)荷和欠壓釋放保護(hù)。井下由采區(qū)變電所、移動變電站或配電點(diǎn)引出的饋線上，裝設(shè)有短路、過負(fù)荷和漏電保護(hù)裝置。低壓電動機(jī)具備短路、過負(fù)荷、單相斷線、漏電閉鎖保護(hù)裝置及遠(yuǎn)程控制裝置。
　　井下供電系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，故采用保護(hù)接地，并符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定。井下變壓器為中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)，所有電氣設(shè)備非帶電的金屬外殼采用保護(hù)接地。在水泵房水倉內(nèi)設(shè)主接地極，并與原礦井主接地網(wǎng)連接;各變電所、配電點(diǎn)設(shè)局部接地極。主接地極與局部接地極、鎧裝電纜金屬護(hù)套、聚氯乙烯絕緣電纜及護(hù)套電纜的接地芯線相連接組成完整的接地網(wǎng)。接地網(wǎng)上任一保護(hù)接地點(diǎn)測得的接地電阻值不得超過2Ω。
　　6 安全信息化系統(tǒng)建設(shè)
　　6.1 礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)
　　礦井現(xiàn)有KJ70X型安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)一套，通過對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行合理的擴(kuò)展，即可滿足五采區(qū)開采時的監(jiān)測監(jiān)控要求。該系統(tǒng)及配套設(shè)備符合《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范》及《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求》的規(guī)定，所有設(shè)備均已取得礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志證書及防爆合格證。
　　KJ70X型安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)對井下瓦斯、風(fēng)速、溫度、負(fù)壓、一氧化碳、氧氣、煙霧等環(huán)境參數(shù)，以及電流、電壓、水倉水位、各機(jī)電設(shè)備開停、饋電狀態(tài)、斷電狀態(tài)等生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。
　　KJ70X型安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)通過監(jiān)控分站接收、處理監(jiān)控主機(jī)發(fā)出的命令，返回相應(yīng)信息。分站安裝在煤礦井下，實時采集礦井環(huán)境參數(shù)和生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)，控制用電設(shè)備的接通、斷開，具有甲烷超限及斷線報警功能，斷電、復(fù)電功能及甲烷風(fēng)電閉鎖功能。當(dāng)通訊中斷時，分站可以獨(dú)立工作;當(dāng)交流電斷電時，分站可以持續(xù)工作2h，并且保存相應(yīng)數(shù)據(jù)。分站可以配接模擬量（電流型、頻率型）、開關(guān)量（兩態(tài)及三態(tài)）等符合煤礦行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各種傳感器，靈活方便，還可配接聲光報警器、斷電器。
　　五采區(qū)開采時，在井下采煤工作面、掘進(jìn)工作面、主要機(jī)電設(shè)備硐室等地點(diǎn)擴(kuò)展設(shè)置監(jiān)控分站，即可滿足生產(chǎn)需求。
　　6.2 人員定位系統(tǒng)
　　礦井現(xiàn)有KJ251A型人員定位系統(tǒng)一套，通過對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行合理的擴(kuò)展，即可滿足五采區(qū)開采時的人員定位要求。該系統(tǒng)及配套設(shè)備符合《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦井下作業(yè)人員管理系統(tǒng)通用技術(shù)條件》的規(guī)定，所有設(shè)備均已取得礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志證書及防爆合格證。
　　KJ251A型人員定位系統(tǒng)是集井下人員考勤、跟蹤定位、井下信息發(fā)布、人員活動軌跡回放、災(zāi)后急救、日常管理等一體化的綜合性運(yùn)用系統(tǒng)，集合了識別、傳輸、軟件等技術(shù)，是目前技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行穩(wěn)定、設(shè)計專業(yè)化的井下人員定位系統(tǒng)。它以井下人員或設(shè)備為監(jiān)測對象，能實時了解當(dāng)前井下人員的數(shù)量及分布情況，可以查詢?nèi)我恢付ㄏ戮藛T當(dāng)前或指定時間所處的區(qū)域，查詢?nèi)我恢付ㄈ藛T當(dāng)日或指定日期的活動蹤跡;當(dāng)井下發(fā)生意外事故時，攜卡人員可以通過標(biāo)識卡向上傳輸緊急呼救信號，井上相關(guān)報警器將會在第一時間發(fā)出報警提示，從而為采取相應(yīng)的救援措施贏得時間，最大限度減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。該系統(tǒng)也可作為下井考勤的參考依據(jù)，對任一指定月份、或任一指定日期段，對下井人員進(jìn)行下井次數(shù)、下井時間等進(jìn)行分類統(tǒng)計，便于考核，打印相關(guān)報表。
　　五采區(qū)開采時，在井下采煤工作面、掘進(jìn)工作面、主要機(jī)電設(shè)備硐室、避難硐室等地點(diǎn)擴(kuò)展人員定位系統(tǒng)分站及識別卡，即可滿足生產(chǎn)需求。
　　6.3 工業(yè)電視系統(tǒng)
　　礦井現(xiàn)設(shè)有1套工業(yè)電視系統(tǒng)，能夠?qū)Φ孛婕熬轮匾a(chǎn)狀況進(jìn)行實時圖像監(jiān)測，控制設(shè)備及大型等離子顯示終端放置在調(diào)度室內(nèi)。五采區(qū)開采時，對原系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展可以滿足生產(chǎn)需要。
　　6.4 通信系統(tǒng)
　　五采區(qū)開采時在采區(qū)泵房、上下山絞車房、帶式輸送機(jī)集中控制硐室等主要機(jī)電硐室及采掘工作面均設(shè)礦井生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)電話分機(jī)，實現(xiàn)采區(qū)的調(diào)度通信。
　　7 結(jié)語
　　通過以上分析及現(xiàn)場實踐，東灘煤礦五采區(qū)供電方案設(shè)計切實可行，確保礦井供電的安全性和可靠性。