论文部分内容阅读
[摘 要]矿山井下配电变压器广泛采用中性点不接地供电系统，并禁止由地面上中性点接地的变压器和发电机向井下供电，矿井供电系统设计是矿山电力系统的重要组成部分。本文对井下供电系统设计进行了分析。
[关键词]矿山井下 供电系统 系统设计
中图分类号：X936 文献标识码：X 文章编号：1009―914X（2013）25―0392―01
矿井供电系统是将发电厂或区域变电站的电源，通过输、变、配电，到达受电用户的一个整体供电网络。电是矿山生产所必需的能源，供电的安全与质量的高低，不仅会影响矿井生产，而且会对矿井和矿工的安全构成严重威胁。
1矿山供电的基本要求
随着生产的迅速发展，机械化和自动化水平不断提高，矿山企业对供电的要求也就更加严格。特别是矿山井下作业，工作面不断移动，生产环境非常复杂，因此对供电有更高要求。
○1矿山企业供电中断，不仅会造成经济损失，而且有可能引起人身事故，甚至可能毁坏矿井。因此，矿山企业对电源最重要的要求是供电的可靠性和不间断性，即使在电力系统发生故障的情况下，也必须保证不间断供电，至少能够保证部分用电设备供电的不间断性和井下人员能够安全离开矿井。
○2由于矿井下有危险性和可燃性气体，所以在选用电气设备时需要注意其防爆性。另外，井下潮湿，工作空间小，光线差，易发生人身触电事故，必须采取一系列的安全技术措施，以确保对矿山企业供电的安全性。
○3在供电质量上矿山企业要求供电电压稳定和交流频率的稳定。矿山中广泛使用三相异步电动机，而这种电动机的转矩与外加电压的平方成正比；转速与交流频率成正比。若供电电压和频率发生较大变化，就会严重影响电动机的正常运转，甚至会使生产机械不能工作。
（1）尽量降低矿山变电所与电网的基本建设投资。
（2）尽量降低设备材料及有色金属的消耗量。
（3）注意降低供电系统中的电能损耗反维护费用。
2矿井供电系统的设计原则
（1）在保证供电安全可靠的前提下，力求所用的开关、启动器和电缆等设备最少。
（2）原则上一台启动器只控制一台低压设备；一台高压配电箱仅控制一个变压器。当高压配电箱或低压启动器3台及以上时，应设置进线开关。采区为双电源供电时，应设置2台进线高压配电箱。
（3）当采区变电所的动力变压器多于一台时，应合理分配变压器的负荷，原则上一台变压器负担一个工作面的用电设备，且变压器最好不并联运行。
（4）由工作面配电点到各用电设备宜采用放射式供电，上山及顺槽的输送机宜采用干线式供电。供电线路应走最短的路线，但应注意回采工作面（机采除外）、轨道上下山等处不应敷设电缆，溜放矿石、矸、材料的溜道中严禁敷设电缆，并尽量避免回头供电。
（5）大容量设备的启动器应靠近配电点的进线端，以减小启动器间电缆的截面。
（6）局部通风机无论在工作或交接班时都不准停风，因此设置双电源双专供的风机供电系统，采区变电所内分别由两台接在不同母线上的高压配电箱进行供电，两趟线路上分别设置专用变压器及专用开关，分别给两台风机供电，并将风机进行编号管理，1#风机和2#风机，进行单双日切换，单日开单号机，双日开双号机，每日进行切换，当其中一台风机因故障停机时另一台风机能够自动启动向工作面供风，以防止工作面停风。
3矿井供电系统设计
3.1主变采用自动调压系统
即使在满负荷运行时又有一台大型电机起动的严重情况下，这个自动调压系统也能保证用户端的电压降不超过5%。变压器的调压是通过调压开关实现的，调压开关为一个电动机驱动的十进开关。每一台变压器有一台可以迅速转换的控制屏，该屏用于调压开关的手动和自动操作以及变压器附加通风装置的起停。调压开关调节位置，由遥控装置指示。利用自动调节方式数值调节器，确定变压器所需的变比。向调压开关提供数据的电压检测点，由变压器进线柜内的电压互感器提供。
3.2高压控制电器设备
按工作环境要求，根据井下的工作特点，选择矿用一般型或防爆型高压配电装置。
按高压配电装置的型号选择。①用有真空断路器的高压配电箱；②矿用一般型高压配电箱柜有固定式和手车式两种，对比二者的优缺点，根据矿井的具体条件作出选择；③考虑到设备对保护的要求，所选高压配电装置应有短路、过负荷和欠电压释放保护。此外还必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护。
3.3采区低压控制电器的选择
（1）按工作环境要求，采区一律选用隔爆型或隔爆兼本质安全型电器。
（2）按电器额定参数选择低压控制电器的额定电流要大于或等于用电设备的持续工作电流，其额定电压也应与电网的额定电压相符合；控制电器的分断能力，电流应不小于通过它的最大三相短路电流。
（3）工作机械对控制的要求选择工作线路总开关和分路开关一般选用自动馈电开关，如KBZ型自动馈电开关。不需要远方控制或经常启动的设备，如照明变压器，一般选用综合照明保护装置，如ZXZ型等。需要远方控制、程控或频繁启动的机械，如挖掘机、装岩机、输送机等一般选用QBZ-200系列。需要经常正、反转控制的机械，如回柱绞车、调度绞车等，一般选用QBZ-80N型或新系列可逆磁力启动器等。
3.4开关电器的保护装置要适应电网和工作机械的保护要求变压器二次侧的总开关要有过电流和漏电保护；变电所内各分路的配出开关及各配电点的进线开关要有过电流保护；大型采掘机械，如挖掘组、掘进机组等需要短路保护、过负荷保护，有条件的增设漏电闭锁保护；一般小型机械，如电钻、局扇、回柱绞车及小功率输送机等需要有短路保护和断相保护。开关电器接线口的数目要满足回路和控制回路接线的要求，其内径应与电缆外径相适应。
4 供电安全设计
为保证人身和设备的安全，采取降低单相接地电容电流的措施，在供给井下用电的变压器中性点上加装消弧线圈。由于经常操作而引起矿井电缆网络接地电容电流不断变化，电子自动调节器使消弧线圈的油浸芯子不断调节，使之适合于网络瞬变状态。通过调节，使1OkV网络中的单相接地电容电流保持在规定范围内。为了防止雷电波的侵袭，母线和架空进线处接避雷器，主变压器次lOkV侧多采用单母线分段，用成套配电装置配电。矿井一级负荷如通风机，主、副井提升机等由接在不同母线上的双回路供电，以保证可靠性。
结语
综合上述，供电可靠性就是供电的连续性和不间断性。随着多数矿井向深部开采，产量不断提高，井下供电线路在逐渐延伸，供电设备逐渐增多，井下供电的可靠性已经成为制约安全生产的主要因素之一。因此，对预防电气事故，减小停电范围，提高井下供电的可靠性，具有十分重要的意义。
参考文献
[1] 孙勇.煤矿井下电网漏电保护系统设计.煤炭科学技术.2012（5）
[2] 董全亚.煤矿井下采区供电系统设计技术要点探讨.科技与企业.2012（8）
[关键词]矿山井下 供电系统 系统设计
中图分类号：X936 文献标识码：X 文章编号：1009―914X（2013）25―0392―01
矿井供电系统是将发电厂或区域变电站的电源，通过输、变、配电，到达受电用户的一个整体供电网络。电是矿山生产所必需的能源，供电的安全与质量的高低，不仅会影响矿井生产，而且会对矿井和矿工的安全构成严重威胁。
1矿山供电的基本要求
随着生产的迅速发展，机械化和自动化水平不断提高，矿山企业对供电的要求也就更加严格。特别是矿山井下作业，工作面不断移动，生产环境非常复杂，因此对供电有更高要求。
○1矿山企业供电中断，不仅会造成经济损失，而且有可能引起人身事故，甚至可能毁坏矿井。因此，矿山企业对电源最重要的要求是供电的可靠性和不间断性，即使在电力系统发生故障的情况下，也必须保证不间断供电，至少能够保证部分用电设备供电的不间断性和井下人员能够安全离开矿井。
○2由于矿井下有危险性和可燃性气体，所以在选用电气设备时需要注意其防爆性。另外，井下潮湿，工作空间小，光线差，易发生人身触电事故，必须采取一系列的安全技术措施，以确保对矿山企业供电的安全性。
○3在供电质量上矿山企业要求供电电压稳定和交流频率的稳定。矿山中广泛使用三相异步电动机，而这种电动机的转矩与外加电压的平方成正比；转速与交流频率成正比。若供电电压和频率发生较大变化，就会严重影响电动机的正常运转，甚至会使生产机械不能工作。
（1）尽量降低矿山变电所与电网的基本建设投资。
（2）尽量降低设备材料及有色金属的消耗量。
（3）注意降低供电系统中的电能损耗反维护费用。
2矿井供电系统的设计原则
（1）在保证供电安全可靠的前提下，力求所用的开关、启动器和电缆等设备最少。
（2）原则上一台启动器只控制一台低压设备；一台高压配电箱仅控制一个变压器。当高压配电箱或低压启动器3台及以上时，应设置进线开关。采区为双电源供电时，应设置2台进线高压配电箱。
（3）当采区变电所的动力变压器多于一台时，应合理分配变压器的负荷，原则上一台变压器负担一个工作面的用电设备，且变压器最好不并联运行。
（4）由工作面配电点到各用电设备宜采用放射式供电，上山及顺槽的输送机宜采用干线式供电。供电线路应走最短的路线，但应注意回采工作面（机采除外）、轨道上下山等处不应敷设电缆，溜放矿石、矸、材料的溜道中严禁敷设电缆，并尽量避免回头供电。
（5）大容量设备的启动器应靠近配电点的进线端，以减小启动器间电缆的截面。
（6）局部通风机无论在工作或交接班时都不准停风，因此设置双电源双专供的风机供电系统，采区变电所内分别由两台接在不同母线上的高压配电箱进行供电，两趟线路上分别设置专用变压器及专用开关，分别给两台风机供电，并将风机进行编号管理，1#风机和2#风机，进行单双日切换，单日开单号机，双日开双号机，每日进行切换，当其中一台风机因故障停机时另一台风机能够自动启动向工作面供风，以防止工作面停风。
3矿井供电系统设计
3.1主变采用自动调压系统
即使在满负荷运行时又有一台大型电机起动的严重情况下，这个自动调压系统也能保证用户端的电压降不超过5%。变压器的调压是通过调压开关实现的，调压开关为一个电动机驱动的十进开关。每一台变压器有一台可以迅速转换的控制屏，该屏用于调压开关的手动和自动操作以及变压器附加通风装置的起停。调压开关调节位置，由遥控装置指示。利用自动调节方式数值调节器，确定变压器所需的变比。向调压开关提供数据的电压检测点，由变压器进线柜内的电压互感器提供。
3.2高压控制电器设备
按工作环境要求，根据井下的工作特点，选择矿用一般型或防爆型高压配电装置。
按高压配电装置的型号选择。①用有真空断路器的高压配电箱；②矿用一般型高压配电箱柜有固定式和手车式两种，对比二者的优缺点，根据矿井的具体条件作出选择；③考虑到设备对保护的要求，所选高压配电装置应有短路、过负荷和欠电压释放保护。此外还必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护。
3.3采区低压控制电器的选择
（1）按工作环境要求，采区一律选用隔爆型或隔爆兼本质安全型电器。
（2）按电器额定参数选择低压控制电器的额定电流要大于或等于用电设备的持续工作电流，其额定电压也应与电网的额定电压相符合；控制电器的分断能力，电流应不小于通过它的最大三相短路电流。
（3）工作机械对控制的要求选择工作线路总开关和分路开关一般选用自动馈电开关，如KBZ型自动馈电开关。不需要远方控制或经常启动的设备，如照明变压器，一般选用综合照明保护装置，如ZXZ型等。需要远方控制、程控或频繁启动的机械，如挖掘机、装岩机、输送机等一般选用QBZ-200系列。需要经常正、反转控制的机械，如回柱绞车、调度绞车等，一般选用QBZ-80N型或新系列可逆磁力启动器等。
3.4开关电器的保护装置要适应电网和工作机械的保护要求变压器二次侧的总开关要有过电流和漏电保护；变电所内各分路的配出开关及各配电点的进线开关要有过电流保护；大型采掘机械，如挖掘组、掘进机组等需要短路保护、过负荷保护，有条件的增设漏电闭锁保护；一般小型机械，如电钻、局扇、回柱绞车及小功率输送机等需要有短路保护和断相保护。开关电器接线口的数目要满足回路和控制回路接线的要求，其内径应与电缆外径相适应。
4 供电安全设计
为保证人身和设备的安全，采取降低单相接地电容电流的措施，在供给井下用电的变压器中性点上加装消弧线圈。由于经常操作而引起矿井电缆网络接地电容电流不断变化，电子自动调节器使消弧线圈的油浸芯子不断调节，使之适合于网络瞬变状态。通过调节，使1OkV网络中的单相接地电容电流保持在规定范围内。为了防止雷电波的侵袭，母线和架空进线处接避雷器，主变压器次lOkV侧多采用单母线分段，用成套配电装置配电。矿井一级负荷如通风机，主、副井提升机等由接在不同母线上的双回路供电，以保证可靠性。
结语
综合上述，供电可靠性就是供电的连续性和不间断性。随着多数矿井向深部开采，产量不断提高，井下供电线路在逐渐延伸，供电设备逐渐增多，井下供电的可靠性已经成为制约安全生产的主要因素之一。因此，对预防电气事故，减小停电范围，提高井下供电的可靠性，具有十分重要的意义。
参考文献
[1] 孙勇.煤矿井下电网漏电保护系统设计.煤炭科学技术.2012（5）
[2] 董全亚.煤矿井下采区供电系统设计技术要点探讨.科技与企业.2012（8）