浅谈矿山井下供电系统
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作者: 谭宁
中图分类号：TU文献标识码：A文章编号：1008-925X(2011)12-0088-01
摘要：本文主要对矿山井下供电系统进行了详细介绍。
关键词：矿山井下供电系统煤矿安全规程
1.矿上供电的基本要求
矿山企业在国民经济建设中起着重要作用，是电能的重要用户。随着生产的迅速发展，自动化水平不断提高，对供电的要求也就更加严格。特别是煤矿井下作业，工作面不断移动，生产环境非常复杂，因此对供电的要求更高。对供电的基本要求主要有以下几个方面：
1.1供电可靠
矿山企业供电中断，不仅会造成减产，而且有可能引起人身事故，甚至可能毁坏矿井。因此，矿山企业对供电的最重要要求是供电可靠和不间断，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，至少也得供应一部分电能以保证人身安全和设备部收损坏。
1.2供电安全
由于煤矿井下瓦斯和煤尘爆炸的危险，所以在使用电气设备时必须特别注意其防爆性。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，以确保对煤矿企业供电的安全性。
1.3供电质量
在供电质量上煤矿企业要求供电电压稳定和交流频率的稳定。煤矿中广泛使用三相异步电动机，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。
1.4供电经济
一般考虑下列三个方面：第一，尽量降低矿山变电所一点往的基本建设投资。第二，尽量降低设备材料即有色金属的消耗量。第三，注意降低供电系统中的电能损耗反维护费用。
2.矿山供电的电压等级
所有电器设备都是按一定的标准电压设计制造的，这个标准电压称为电器设备的额定电压。电力线路的额定电压等于其连接的用电设备的额定电压。发电机的额定电压是指额定负荷下的输出端电压，比同级用电设备额定电压高出5%。以补偿电网电压损失。矿区供电的电压，一般采用35kv、110kv。矿井地面和井下高压供电电压目前一般采用6kv，条件允许时，亦可采用10kv。
供电电压等级是矿山供电的只要问题之一，这是因为供电线路的电压等级与输送功率，供电距离有密切的联系。
我国矿山地面的低压动力照明电网（380/220V系统）采用中性点直接接地的方式，并且将中性点引出，可同时供给380V和220V两种电压。此时，中性点接地并不是为了防止电弧接地，预防高压窜入低压系统增加人身触电的危险性。
我国《煤矿安全规程》规定，除向架线式电机车供电的整流变压器外，箱井下供电的变压器中性点禁止接地。向井下供电的电网，不准采用中性点接地方式运行的主要原因是为了保证井和人身安全。因为煤矿井下空间狭窄、黑暗、潮湿，并有煤尘、瓦斯，如使用中性点接地系统，当人体触及一相导体。便接触到相电压，有致命危险。另外，在中性点接地系统中如出现接地故障。可能会外漏电火花，有点燃矿井内瓦斯的危险。
矿井的用电电源。一般来源于电力系统的区域变电站活发电站，电能送到矿山后在变、配给矿山的用户，组成矿山的供电系统。
矿山受电电压为6~110KV，矿山类型及所在地区的电力系统的电压而定，一般为35~110KV的双电源受电，经总降压站以高压车间，井下变电所及高压用电设备等配电，组成低压供电系统。
3.矿山供电系统的接线方式
按网络接线布置方式分为放射式、干线式、环式等接线系统。按接线运行方式分为开式和闭式系统。按对负荷供电可靠性的要求可分为无备用和有备用接线系统。有备用接线系统中，其中一回路发生故障时，其余回路保证全部供电的称为完全备用系统；如果只能保证对重要用户供电的，则称为不完全备用系统。备用系统的投入式分为手动投入、自动投入和经常投入等几种。
3.1无备用系统接线
无备用系统接线简单，运行方便，易于发现故障；缺点是供电可靠性差。所以这种接线主要对于三级负荷和一部分次变的二级负荷供电。
放射式接线的主要优点是供电线路独立，线路故障互不影响，易于实现自动化，停电机会少，继电保护简单且易于整定，保护动作时间短，缺点是电源出现回路较多，设备和投资业多。
干线式接线的主要优点是线路总长度较短，造价较低，可节约有色金属；由于最大负荷一般不同时出现，系统中的电压波动和电能损失较小；电源出线回路少，节省设备。缺点是前段线路公用，增多了故障停电的可能性。
3.2双回路放射式
双回路供电这种供电方式，线路总长度长，电源出线回路数和使用开关设备多，投资大，如果负荷不大，常会造成有色金属的浪费。优点是当双回路同时工作时，可减少线路上的功率损失和电压损失。这种接线适用于负荷大或单独供电的重要用户。对容量大，而且特别重要的用户，可采母线用断路器分段接线，从而可以实现自动切换，以提高供电的可靠性。
3.3环式
环式接线系统所用设备少，各线路途经不同，不易同时发生故障，故可靠性较高且运行灵活。因负荷由两条线路负担，故负荷波动时电压比较稳定。缺点是故障时供电线路较长，电压损失大。线路的导线截面应按故障情况下能负担环网全部负荷考虑，所以有色金属消耗量增大，两个负荷大小相差越悬殊，其消耗就越大。故这种系统适于负荷容量相差不大，所处地点离电源都较远，而彼此又较近的情况。平常可以开环运行，也可以闭环运行。但闭环运行继电保护较复杂，因此一般采用开环运行方式。
4．矿井供电系统
大、中型矿井的供电电源取自110kV或35~60kV的电力网经两回架空线路迭到矿井总降压站。比如一次电压为35~60kV两台变压器的内桥式接线的典型变电所主接线，其断路器外侧设两组隔离开关组成跨桥，上面接有35~60/0.4kV的所用变压器，工变电所直流操作电源等用。
在一次侧进行计量的变电所，进线和母线应设有准确等级负荷要求的电流互感器（CT）和电压互感器（PT）。
为了防止雷电波的侵袭，母线和架空进线处接避雷器，主变压器二次6KV侧多采用单母线分段，用成套配电装置配电。矿井一、二级负荷如通风机、主副井提升机等有接在不同母线上的双电源回路供电，以保证可靠。
总之，对矿井供电要求要严格，更具不同的矿井进行严密而谨慎的设计，保证矿山供电的安全。
参考文献：
[1]尚文忠.煤矿供电[M].中国劳动社会保障出版社,2008
[2]顾永辉,范延瓒.井下供电及照明[M].煤炭工业出版社,1981
[3]顾永辉,范延瓒.地面供电[M].煤炭工业出版社,1981
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