井下供电系统改造优化

摘 要：以山西某矿井下供电系统为工程背景，结合矿井机电设备实际情况，对供电系统进行优化改造。改造后的供电系统可靠性得到大幅提升，供电效率明显提高，机电设备故障率也有所降低，为矿井的后续开拓开采提供了可靠的保证。

关键词：矿井供电;系统改造;变电所

矿井井下供电安全是保证井正常生产工作的基础，科学、合理的供电系统是对确保井下供电安全、经济合理有较大影响[1]。当矿井供电系统中存在不合理之处时，会给矿井的供电安全埋下隐患[2-3]。因此，针对矿井实际情况，对矿井井下供电线系统进行优化改造，对促进矿井井下供电安全，提升矿井生产效率具有一定的现实意义。

1 概述

山西A矿为一年产300万t的大型矿井，矿井建设时期采用电力供应来源于临近矿区的35kV变电所，并通过4条供电线缆（10kV）通过风井输送至井下集中变电所，每条供电电缆的长度均为1.2km，井下中央变电所的供电范围保留井下局部风机、采掘工作面、水泵房等等。随着矿井开拓开采，井下中央变电所供电范围以及承受的载荷不断增加，供电系统中也存在较多的问题，检修难度大，给矿井的安全生产带来一定的不利影响。因此，笔者在对矿井供电系统分析基础上对供电系统进行优化改造设计，以期能更好的促进矿井安全生产。

2 供电系统优化改造方向

随着矿井机械化程度的不断增加，矿井的用电载荷数量不断的加大，井下用电设备中除去常遇道的阻性负荷，还存在有感性以及容性负荷接入到井下供电系统中[4]。井下供电系统中的所有供电设备在得到电力供应时都会给供电系统进行各自反馈。井下供电载荷众多，类别差异较大，用电设备的负荷反馈会给供电电路安全运行造成一定的负面影响。同时当井下供电回路中有双回路时，某一回路开关动作往往会带动另一回路开关动作，可能会导致井下供电系统电压失稳，给矿井的正常供电带来不利影响。针对上述问题，需要进行全面的分析，若将井下的不同负荷根据其具体特性进行分类，便可对供电系统中的负荷的阻抗进行调节，使得负荷处于一定的稳定区间内，降低由于电压冲击而引起的误动作产生，增强供电系统的安全性及稳定性。

3 优化改造方案

3.1 方案设计

根据矿井井下实际电力需求情况以及机电设备的种类，根据不同机电设备的负荷特性差异，对机电设备进行分类，大致划分的类别有回采面生产用的综采负荷、巷道掘进用的掘进负荷以及矿井通风用的通风负荷。在对负荷进行分类的基础上对井下中央变电所进行优化升级。

3.1.1 中央变电所供电系统优化改造

从矿井相临近的35kV区域变电所重新引入2趟供电电缆至矿井的井下中央变电所，用以对井下的通风类载荷进行供电。优化改造后的中央变电所共有9台高压隔爆开关对井下机电设备进行供电。同时根据井下负荷对供电进行调整，根据不同性质的负荷构建专用的供电系统，如针对综采负荷建立起专用的供电系统，并安设有针对性的保护设备，具体改造后的供电线路如图1所示。

3.1.2 配电点改造

根据井下机电设备的负荷情况，建设采区局部通风所需要的配电点。将采区的需电载荷分为动力高压、采掘动力以及风机高压等3种不同类型。井下安设的局部通风机供电采用配电点进行供电，对井下原有的局部通风机的供电系统进行改良，确保井下的局部风机供电与掘进供电分开供应，具体的采区变电所改造优化如图2所示。

3.2 供电系统改造后的技术特征分析

井下高压供电线路从中央变电所划分成两个回路，一个是用以对井下局部通风设备供电，一个是用以对井下高压动力设备供电，其中动力设备供电采用原有的4条供电电缆;通风设备供电采用新铺设的2条供电电缆提供。动力供电以及通风供电分属于两个不同的供电回路，相互独立，日常的维护检修互不干扰。通过对井下供电线路进行优化改造，在对供电路线进行检修时可以根据机电设备的负荷特性进行更为合理的检修安排，提高工作效率，同时不同特性供电载荷相互独立，降低了供电线路停电检修给其他工作带来的影响。结合矿井实际机电载荷的供电需要，采区变电所对综采供电以及掘进供电相互分离，各种构建独立的供电系统，有效确保了回采面综采作业供电安全。

3.3 防越级跳闸改造

矿井采用的供电网络是多级辐射方式，主要存在以下弊端[5-6]：供电线路延伸级数过多，不能有效满足供电网络时限配合需要;供电系统中的载荷增加时使得保护电流作用不能有效发挥，若供电线路存在紧急情况时，会出现越级跳闸甚至整个进行该供电系统都会停止供电，给矿井的安全生产带来不利影响。针对上述情况，并结合矿井供电实际，将新型的漏电保护融入到井下中央变电所自动控制系统中，实现对井下的48台高压隔爆开关的优化改造，提升控制效果。

4 优化改造效果分析

通过对矿井供电系统进行优化改造，增强了井下局部通风系统供电的可靠性，便于通风管理以及对通风系统的优化，同时相互隔离的供电系统方式便于对井下设备的检修，相互之间的干扰小，为井下高效连续生产创造了良好条件。通过对供电系统优化改造，提高了供电质量，井下机电设备由于供电质量不佳引起的故障率大幅度降低，降低了机电设备的维护成本，与此同时对机电设备故障的处理效率也大幅提升，降低了矿井机电设备的维护费用，对矿井机电设备的高效安全运行具有一定的推动作用。

5 总结

电力系统是保证矿井生产得以进行的基础，确保供电系统的安全可靠，对提升井下作业效率具有重要意义。由于矿井采掘活动持续进行，矿井井下供电系统处于动态的变化之中，矿井建设初期形成的供电系统很难适应矿井持续生产的需要。需要组织专业技术人员对结合矿井生产需要对井下供电系统进行优化改造，提高供电系统的可靠性及适用性，为矿井的持续发展提供良好支撑。

参考文献：

[1]李志伟.矿井供电系统越级跳闸原因分析及對策[J].机械工程与自动化，2019（02）：216-217.

[2]李小兵.井下供电系统安全保护设计分析[J].能源与节能，2019（01）：112-113+130.

[3]李喆.煤矿井下供电监控系统的设计及应用[J].能源技术与管理，2018，43（06）：171-172+183.

[4]李文书.矿井供电系统技术升级的研究及应用[J].矿业装备，2018（03）：48-49.

[5]曲建平.地下矿山动力系统自动化控制研究与应用[D].西安：西安建筑科技大学，2015.

[6]张丽.平煤四矿安全供电监测系统的优化与实施[J].中州煤炭，2011（09）：107-108.

作者简介：

高泽斌（1990- ），男，河南人林州市人，2013年6月毕业于山西省煤炭职业技术学院，井下通风与安全专业，专科。

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