东滩煤矿五采区供电方案技术探析
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摘 要：文章结合东滩煤矿五采区实际工程，详细介绍了煤矿采区供电系统方案设计的主要内容，并简要介绍了采区信息化建设的相关方案，对相似工况下的采区供电方案研究具有一定的借鉴意义。
关键词：煤矿供电;负荷统计;信息化
中图分类号：TD61 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）12-0162-02
0 引言
电能作为煤矿企业主要动力能源，供电系统的可靠性、安全性直接影响到矿井的经济效益，甚至会因为供电系统的设计不合理造成全矿停电事故的发生，引发人员伤亡。合理的供电方案设计对矿井的生产起着至关重要的作用，下面本文将根据东滩煤矿五采区实际工程情况详细介绍其供电系统的方案设计。
1 采区概况
东滩煤矿五采区位于井田东北部，东至峄山断层保护煤柱;西以一号井东断层、北宫村断层为界与一采区相邻;南到兖石铁路煤柱;北至五、七采区边界线。南北长平均约3.20km，东西宽平均约1.07km，面积约3.24km2。上组煤可采煤层开采标高-430～-1000m。
2 负荷统计及供电方案
2.1 采区负荷统计
设备总台数：60台;
设备工作台数：49台;
设备总容量：10649.2kW;
设备工作容量：10364kW;
采用需用系数法进行计算后，计算负荷为：
有功功率：5316.4kW;
无功功率：5092.3kVar;
视在功率：7389.0kVA。
2.2 供电方案
根据采区设计开采工艺布置情况，东滩煤矿五采区最大负荷时，将同时存在1个综采工作面、1个综掘工作面、1个普掘工作面及其它附属负荷。
根据设备布置情况及矿井现有供电系统，五采区不再设置独立的采区变电所，设置采区水泵房变电所1座，采区用电设备及采区水泵房变电所电源均引自矿井东翼区域变电所。
矿井东翼区域变电所为四回电源进线，分别引自井下中央变电所不同母线段，每回线路均采用MYJV22-6kV-3×185型电力电缆。东翼区域变电所内布置22台BGP9L-6型矿用隔爆型高压真空配电装置，有5台备用回路。东翼区域变电所直接担负一采一变电所和三采区变电所的供电任务，间接担负一采二变电所和三采一变电所的供电任务。
根据矿井接续任务安排，当五采区开采时，一采一变电所、一采二变电所、三采区变电所除周边照明及附属小设备外不再担负较大负荷供电任务，三采一变电所还将担负1个综采工作面、1个综掘工作面和1个普掘工作面的供电任务，较比矿井东翼区域变电所原供电负荷小很多，因此本设计不需再对矿井东翼区域变电所供电能力进行校核。五采区开采时需在东翼区域变电所内安装4台BGP9L-6型矿用隔爆型高压真空配电装置。
2.3 采区水泵房变电所
五采区水泵房设置MD155-30×6型水泵5台，2用2备1检修，单台水泵配套隔爆电动机YB3-315L1-4，功率160kW，电压1140V。
五采区水泵房变电所两回电源均引自矿井东翼区域变电所，电源电缆选用MYJV22-6kV-3×50mm2交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套钢带铠装电力电缆。采区水泵房变电所6kV系统采用单母线分段接线方式。该变电所内设BGP9L-6型矿用隔爆高压真空配电箱5台，设QJR4矿用隔爆兼本质安全型软起动磁力起动器5台，设KBSG-1250/6/1.2kV 1250kVA矿用隔爆型干式变压器1台，设KBZ-630A/1.14kV矿用隔爆型真空馈电开关3台，KBZ-400A/1.14kV矿用隔爆型真空馈电开关5台。
3 综采工作面供电
综采工作面的采煤机、刮板运输机、转载机、破碎机、分级破碎机、乳化液泵、喷雾泵和污水泵均采用3.3kV电压供电，顺槽带式输送机、除铁器及回柱绞车采用1.14kV电压供电，其他设备采用660V电压供电。采煤工作面设备采用移动变电站供电，移动变电站安装于设备列车上，随着工作面机组的推进移动。
采煤机和刮板运输机采用1组QJZ-2400/3300-9矿用隔爆兼本质安全型多回路真空电磁起动器，本组合开关9回馈出，其中1回带采煤机，2回分别带刮板输送机机尾低速和机尾高速，2回分别带刮板输送机机头低速和机头高速，1回带采煤机控制信号，其余为采煤机备用。
转载机、破碎机和分级破碎机采用1组QJZ-2400/3300-6矿用隔爆兼本质安全型多回路真空电磁起动器，本组合开关6回馈出，其中1回带破碎机，1回带分级破碎机，2回分别带转载机低速和高速电机，其余为备用。
喷雾泵和污水泵采用2组QJGZ-500/3300-4矿用隔爆兼本质安全型四回路高压真空电磁起动器，其中一组带2台乳化液泵1台污水泵，另外一组带1台乳化液泵2台清水泵，每组电磁起動机均备用1回。
顺槽带式输送机、除铁器供电选用1台KBSGZY-1600/6/1.2矿用移动变电站设置在带式输送机设备硐室，3台QJZ-800/1140矿用隔爆兼本质安全型真空电磁起动器和1台QJZ-100/1140矿用隔爆兼本质安全型真空电磁起动器，分别为带式输送机的3台电机及除铁器供电，其余附属用电设备采用智能化真空馈电开关或电磁起动器供电。
4 掘进工作面供电
普掘面设1台移动变电站，型号为KBSGZY-630/6 6/0.69kV 630kVA，设1台矿用隔爆兼本质安全型真空电磁起动器，型号为QJZ-400/1140（660）;设4台矿用隔爆型真空馈电开关，型号为KBZ-400/1140（660），1台矿用隔爆真空电磁起动器，型号QBZ-80，带液压凿岩台车、挖掘式装载机、转载机、除尘风机、砼射机等设备。当普掘工作面距离变电所较近时，也可采区变电所低压直接供电的方式。 综掘面设1台移动变电站，型号为KBSGZY-630/10 10/0.69kV 630kVA;设1台隔爆型真空馈电开关，型号分别为KBZ-200/1140（660）;设1台矿用隔爆兼本质安全型多回路真空电磁起动器，型号为QJZ1-1600/1140（660）-6;设1台矿用隔爆兼本质安全型真空电磁起动器，型号为QJZ-400/1140（660）。带综掘工作面各低压设备，当综掘工作面距离变电所较近时，也可采区变电所低压直接供电的方式。
每个掘进面的两台局扇相互备用，1回电源引自变电所风机专用变压器低压馈出回路，1回电源引自工作面低压供电系统，采用QBZ3-80/660SF型煤矿风机用隔爆型双电源真空电磁起动器，实现“双风机”“双电源”的自动切换。
5 设备保护及接地
井下高压电动机、移动变电站、动力变压器的高压侧设有短路、过负荷和欠压释放保护。井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈线上，装设有短路、过负荷和漏电保护装置。低压电动机具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。
井下供电系统为中性点不接地系统，故采用保护接地，并符合《煤矿安全规程》规定。井下变压器为中性点绝缘系统，所有电气设备非带电的金属外壳采用保护接地。在水泵房水仓内设主接地极，并与原矿井主接地网连接;各变电所、配电点设局部接地极。主接地极与局部接地极、铠装电缆金属护套、聚氯乙烯绝缘电缆及护套电缆的接地芯线相连接组成完整的接地网。接地网上任一保护接地点测得的接地电阻值不得超过2Ω。
6 安全信息化系统建设
6.1 矿井监测监控系统
矿井现有KJ70X型安全监测监控系统一套，通过对现有系统进行合理的扩展，即可满足五采区开采时的监测监控要求。该系统及配套设备符合《煤矿安全规程》、《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》及《煤矿安全监控系统通用技术要求》的规定，所有设备均已取得矿用产品安全标志证书及防爆合格证。
KJ70X型安全监测监控系统可实现对井下瓦斯、风速、温度、负压、一氧化碳、氧气、烟雾等环境参数，以及电流、电压、水仓水位、各机电设备开停、馈电状态、断电状态等生产运行参数进行连续监测。
KJ70X型安全监测监控系统通过监控分站接收、处理监控主机发出的命令，返回相应信息。分站安装在煤矿井下，实时采集矿井环境参数和生产运行参数，控制用电设备的接通、断开，具有甲烷超限及断线报警功能，断电、复电功能及甲烷风电闭锁功能。当通讯中断时，分站可以独立工作;当交流电断电时，分站可以持续工作2h，并且保存相应数据。分站可以配接模拟量（电流型、频率型）、开关量（两态及三态）等符合煤矿行业标准规定的各种传感器，灵活方便，还可配接声光报警器、断电器。
五采区开采时，在井下采煤工作面、掘进工作面、主要机电设备硐室等地点扩展设置监控分站，即可满足生产需求。
6.2 人员定位系统
矿井现有KJ251A型人员定位系统一套，通过对现有系统进行合理的扩展，即可满足五采区开采时的人员定位要求。该系统及配套设备符合《煤矿安全规程》、《煤矿井下作业人员管理系统通用技术条件》的规定，所有设备均已取得矿用产品安全标志证书及防爆合格证。
KJ251A型人员定位系统是集井下人员考勤、跟踪定位、井下信息发布、人员活动轨迹回放、灾后急救、日常管理等一体化的综合性运用系统，集合了识别、传输、软件等技术，是目前技术先进、运行稳定、设计专业化的井下人员定位系统。它以井下人员或设备为监测对象，能实时了解当前井下人员的数量及分布情况，可以查询任一指定下井人员当前或指定时间所处的区域，查询任一指定人员当日或指定日期的活动踪迹;当井下发生意外事故时，携卡人员可以通过标识卡向上传输紧急呼救信号，井上相关报警器将会在第一时间发出报警提示，从而为采取相应的救援措施赢得时间，最大限度减少人员伤亡和财产损失。该系统也可作为下井考勤的参考依据，对任一指定月份、或任一指定日期段，对下井人员进行下井次数、下井时间等进行分类统计，便于考核，打印相关报表。
五采区开采时，在井下采煤工作面、掘进工作面、主要机电设备硐室、避难硐室等地点扩展人员定位系统分站及识别卡，即可满足生产需求。
6.3 工业电视系统
矿井现设有1套工業电视系统，能够对地面及井下重要生产状况进行实时图像监测，控制设备及大型等离子显示终端放置在调度室内。五采区开采时，对原系统进行扩展可以满足生产需要。
6.4 通信系统
五采区开采时在采区泵房、上下山绞车房、带式输送机集中控制硐室等主要机电硐室及采掘工作面均设矿井生产调度系统电话分机，实现采区的调度通信。
7 结语
通过以上分析及现场实践，东滩煤矿五采区供电方案设计切实可行，确保矿井供电的安全性和可靠性。
参考文献
[1] 许涛.煤矿供配电系统设计节能技术探析[J].能源与节能，2014（07）：81-82.
[2] 邵振，杨光，张苏.星村煤矿3306工作面供电系统设计[J].山东煤炭科技，2019（03）：111-113.
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