浅谈淮北矿业采掘工作面供电设计

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[摘 要]采区是矿井供电负荷密集之地，随着大功率采掘机械的使用，供电电压等级的阶跃式提高，供电设计的部分细节及侧重点也随之发生变化。本文主要阐述井下采掘供电设计中对电缆压损的选择计算、并联使用情况分析及高压整定越级跳闸可能性等方面探讨，对采掘工作面的供电设计有着优化和参考价值。

[关键词]采掘供电设计、细节探讨、学习

中图分类号：TD611 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）29-0283 -01

煤矿企业对供电的基本要求遵循着《煤矿井下供电技术规定》的具体规定，采掘供电设计是否可靠、安全直接关系到矿井安全生产的正常进行。其主要内容包括：设备选型、负荷统计、供电方式的拟定、电压损失、整定计算等几个方面，其计算依据主要参照《煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则》中的要求，由于各矿的现场条件和采取的计算方法不同而略有差别。通过对淮北矿业各矿区采掘工作面供电设计的对照比较，发现设计中存在部分细节值得商榷，下面浅淡我对这些细节的看法：（图1）

一、电缆干线电压损失采取不同计算方法造成的误差：一条供电干线一般由多根不同截面的电缆经母线盒串接而成，在计算电压损失时常采用两种方法，公式法和换算法。（例图中煤机线路）

二、动力电缆并联使用情况分析：（例图中转载、破碎机线路）

采区供电在实际的安装和使用中，经常受到供电距离及电缆载流量及电缆供给量不足情况的限制，需采取两根同载面或不同截面电缆并联供电，在GB 50217《电力工程电缆设计规范》中3.7.11明文规定：交流供电回路由多根电缆并联组成时，各电缆应等长，并且采用相同材质、相同截面的导体；具有金属套的电缆，金属材质与构造截面也应相同。严格要求应该是同一厂家，同一批次的产品（电缆）。所以在采取此类供电方案时需对以下问题分析解决后才能最终确定：

当采取两根同载面或不同截面电缆并联供电时根据“欧姆定律”计算：

（1）、两根电缆的截面、长度相同则负荷电流由两根电缆均分，电缆换算长度为原长度的1/2，当出现负荷电流不平衡的情况主要原因是终端头的接触电阻大造成负荷转移，所以制作终端头必须注意接触电阻，否则易损坏电缆。

（2）、两根电缆的截面相同、长度不同。设短线长度为L1，电阻为R1，电抗为X1，长线长度为L2，电阻为R2，电抗为X2，。则电缆换算长度为L1*L2/（L1+L2），短线中流过的电流I1=U/（R1+X1），长线中流过的电流I2=U/（ R2+X2），显然R2+X2〉R1+X1，所以短线中流过的电流I1〉长线中流过的电流I2，两根电缆长度相差越大，则负荷电流分配的差距越大，所以做供电设计时重点考虑负荷电流不得超过短线载流量并保证两根电缆长度差距控制在合理范围内。

（3）、两根电缆的截面不同而材质和长度相同，此时，载流量已经不符合“欧姆定律”的原则，载流量按最小截面的二倍计算。因为电阻差异会导致电流及电缆发热不平衡，而发热又会导致电流的重新分配，如此的恶性循环，最终将烧毁电缆，绝不能将两根并联电线电缆截面的和作为载流量的选择依据，否则截面小的电线电缆会最先被损坏。

（4）、并联使用的动力电缆最好不要使用铠装类电缆：因为在三相电流分配不平衡时会使铠装护套层发热，温升电阻增大从而减小电缆载流量；并加快绝缘的老化，恶化电缆的载流量。

三、3300V系统电抗和电缆换算长度：随着煤矿大综采工作面的的普及，3300V的供电等级广泛使用在工作面中，但是在《煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则》中对660V、1140V的供电等级叙述较详细，对3300V的供电等级却未涉及。

四、短路整定及越级跳闸原因探讨：为保障综采工作面大功率设备的启动和正常运行，同时躲避变压器的浪涌电流，负荷终端控制高爆开关的短路及过载整定值较大，接近于上一级或更上一级的变电所分控的整定值，当负荷终端发生短路故障时，理论上应是最后一级跳闸，以减少停电范围，但有时会发生越级跳闸的事故，分析原因主要有以下几点：

（1）供电级数多，尤其在老矿区，随着开拓巷道的延伸，采区变电所数量增加，各段线路的首、末两端间的短路电流相差不大，时间电流整定配合困难。

（2）井下负荷终端的高压电器设备检修周期较长，各类保护试验受约束。加之现场环境潮湿、粉尘较大、巷道变形使设备倾斜等因素，电气设备的动作执行机构卡阻，当发生短路故障时不能及时掉电而造成上级高压开关动作，发生越级跳闸的现象。

解决办法：

1、必须优化供电系统，整合采区变电所，减少配合级数。

2、保障足够的检修时间，各类保护定期试验，保证动作灵敏可靠。同时加大对新技术的推广应用。

3、通过辅助变电所分配馈出线路，采用大容量移动变压器直入采区负荷中心，逐步消除采区变电所数量，既可减少机电硐室的开拓和维护量，又减少机电设备使用量和看护人员用工量。

参考文献

[1] 《煤矿供电》中国劳动社会保障部出版2009年6月.

[2] 《煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则》煤炭工业部出版1998年3月.

[3] 《综采工作面设计大纲》煤炭工业部出版2001年3月.

[4] 《电力工程电缆设计规范》GB -50217.

作者介绍：孙伟，1977-安徽临泉县人，助理工程师，现供职于淮北矿业集团石台矿业机电科。

主要从事机电技术与管理工作。