现代化高产高效矿井供电技术在神东矿区

现代化高产高效矿井供电技术在神东矿区的应用摘要：为解决综采工作面线路压降大、设备启动和运行不正常问题，采用分区供电和10kV下井进采区供电技术，将传统井下中央变电所与采区变电所供电分开，在井下采区变电所上方从地面钻孔把35/10kV箱式移动变电站馈出的10kV电压通过电缆直接送到采区变电所，由采区变电所向采掘工作面移动配电点供电，保证了采掘工作面的供电质量和供电安全，取得了较好的经济效益。关键词：神东矿区；高产高效矿井；分区供电；供电技术；供电安全中图分类号：TD163 ； ； ； ；文献标识码：A ； ； ； ；文章编号：1009-2374（2014）18-0036-031概述神华神东煤炭集团公司是我国首个亿吨级大型矿区，有多个矿井年产达1000万吨，形成了千万吨矿井群，随着矿井现代化采煤技术的不断发展，越来越多的大型机电采掘设备在矿区得到广泛的应用，对矿井电网的供电质量提出了越来越高要求；煤矿供电的质量不仅关系到企业的产量和效益，而且直接影响到煤矿的安全生产，因此有安全、可靠的供电系统是保证矿井安全、高产、高效的必备条件。神东煤炭集团公司各矿井采煤机械化程度高，装机容量大，回采速度快工作面长，采用固定的传统矿井供电方式不能满足安全供电的要求，随着工作面的移动，供电距离不断增大，当采掘工作面机电设备启动时，配电系统中的电压损失较大，用电设备的端电压往往较低，不能满足设备正常启动的要求，也会引起整个负荷电网电压波动造成电动机启动跳闸停电，因此，采用传统的地面变电所（6kV）到井下中央变电所，由井下中央变电所到采区变电所，再由采区变电所到采掘工作面的移动配电点的供电方式已不能满足现代化矿井大容量高效率采掘供电的需求，在一定程度上限制了高产高效矿井的发展。针对神东矿区煤层埋藏浅、地质构造简单、赋存稳定和良好的开采条件的实际情况，研究采用中央变电所与采区变电所分区独立供电和10kV下井供电技术，较好地解决了高产高效矿井采掘工作面供电质量问题，保证了采掘工作面供电的安全可靠性。在井下采区变电所的上方从地面钻孔把35/10kV箱式移动变电站馈出的10kV电源通过电缆直接送到采掘用电负荷中心的采区变电所，由采区变电所向采掘工作面移动配电点供电，很好地解决了采掘工作面供电质量和供电安全的问题，保证了高产高效矿井大功率采掘设备的供电需求。目前神东矿区各矿井广泛采用35kV/10kV箱式移动变电站，从地面钻孔用电缆直接向采掘工作面负荷中心的采区变电所供电，这样中央变电所与采区变电所分区域独立供电输送容量大、距离短、电压损失小，提高了供电电压等级、减小了用电设备体积、降低了负荷电缆的截面积，在允许的电压损失范围增大了供电距离；地面35kV/10kV箱式移动变电站移动方便、占地少、安装方便时间短，效果非常显著。分区独立供电和10kV下井供电技术，多年在神东矿区实践得到了广泛应用，改善了整个矿井供电系统的可靠性，保证了矿井供电安全，取得了较好的经济、社会效益。2煤矿传统35/6kV变电站供电方式2.1传统供电系统描述煤矿传统供电方式是地面降压变电所的电源，一般来自电力系统的区域变电所或发电厂，经变压器降压后再配给煤矿各个用户，组成煤矿供电系统。地面变电所受电电压为35kV，根据煤矿井型及所在地区电力系统的电压而定，降压后的电压为6kV，向井下中央变电所及高压用电设备等供电，组成煤矿的高压系统；经地面和井下变电所再次降压为380V、660V、1140V、3300V，向低压用电设备供电，又组成了各自的低压供电系统。典型煤矿供电系统，电源取自35kV电力网，经双回输电线路送到矿井地面变电所。为了保证矿井供电可靠性，这两回输电线路经过两台35/6kV的变压器变压后的电能分别接在6kV母线的两段上，两段母线上的电能再经高压开关柜、电缆（架空线）分别送至井上高压设备，如主提升运输设备、压风设备、通风和排水设备等。对于一级负荷供电的两回线路，必须分别连接在母线的两段上，以确保任意一段母线发生故障或检修时，可从另一段母线上获得电能。井下供电的特征是高压电源经过敷设在井筒中的电缆送至井下中央变电所，再经过配电装置、电缆送到采区变电所、主排水泵站、主运输设备等。由地面变电所引向井下中央变电所的电缆，其根数不得少于两条，当一条出现故障时，其余电缆应能承担井下全部负荷。2.2井下中央变电所井下中央变电所是全矿井下供电中心，接受从地面变电所送来的高压电能后，分别向采区变电所及主排水、主运输等高压设备供电。（1）中央变电所高压母线采用单母线分段，其段数应与电源进线数目相对应，段与段之间设有母线联络开关，正常时母线分列运行，以保证供电安全可靠。（2）一级负荷如高压水泵电动机、运输皮带机等应均匀地分别接到各段母线上；向各采区供电的高压电缆分别接到不同的母线段上。（3）变电所中除配电装置内可用母线连接外，设备间的连线必须用电缆，高压电缆敷设于沟内，低压电缆悬挂在墙壁上。2.3采区变电所采区变电所是采区动力的中心，其任务是将中央变电所送来的高压电能配送到采掘工作面配电点或用电设备。采区变电所的位置选择是否合理，对于供电安全和供电质量有直接影响，一般由供电电压等级、供电距离、采煤方法及采区巷道布置方式、机械化程度、采煤机组容量大小等因素所决定，并力求减少变电所搬家次数。2.4传统的供电方式存在的缺陷（1）传统供电方式电缆距离长、电缆连接头多、检修量大、维护困难。（2）传统供电线路长压降大，常因电压波动大和电压保护动作影响采掘设备的正常运行，设备启动时压降高达20%以上。（3）大功率采煤机和运输设备的使用对整个供电系统提出了更高要求，地面35kV变电所和井下中央变电所建设周期长，设备更新量大困难。（4）随着采掘工作面的延伸，井下供电系统电气保护也难达到可靠保护的要求。（5）电力电子设备的应用也产生了大量的谐波，导致电网电压波形畸变，影响供电质量。（6）同负荷情况下电缆截面大，维护费用高。310kV直接下井分区供电技术传统的供电方式已不适应神东矿区高产高效矿井的发展，神东根据煤层赋存条件打破传统的供电模式，采用分区域独立供电技术，中央变电所只负责中央排水、固定机电运输设备的供电。采区变电所电源取至采区变电所上方地面35/10kV箱式移动变电站馈出的10kV电压，从地面钻孔用MYJV42-8.7/10kV-3*240电缆直接入井，并进入采区变电所，采区变电所用PBG50Y矿用隔爆型永磁机构高压真空配电装置，将10kV电压用MYPTJ-8.7/10kV-3*185电缆送至采掘工作面、排水设备和输送带运输设备配电点，在配电点用KBSGZY矿用隔爆型移动变电站将10KV电压降至设备所需电压，很好地解决了供电质量问题，保证了设备的供电质量和安全。3.135/10kV移动变电站（1）35kV移动变电站的结构组成。35kV箱式变电站结构采用的是简化型预装式变电站，变压器露天布置；高、低压配电设备布置于箱体内，分体式结构，并实现无油化，配有微机自动化监控系统，具有“遥控、遥测、遥调、遥信”四遥功能，达到无人值守条件。35kV配电装置采用国产的XGN17A-40.5箱型固定式金属封闭开关柜。10kV配电装置采用ZGN-12固定式开关柜。各箱体内装设空调，照明设施，方便巡视和维护。（2）35/10kV移动变电站的安装。生产厂家按使用单位提出的要求，进行设计；将高、低压设备在工厂安装、调试完成，实现了工厂化生产；土建工程只做箱体和主变电器基础，有15天左右就能完成移动变电站的整体施工安装，与常规变电所相比大大缩短了建设和施工周期，完全能满足井下采掘设备对供电需求。3.210kV直接下井分区供电技术的优点（1）因井下中央变电所不向采区变电所供电，地面固定35/10kV变电所设计可小型化，节省了投资，减小了建筑面积，提高了供电可靠性。（2）采用分区供电10kV直接下井到采区，缩短了去采掘工作面电缆的长度，减少了末端压降和线路损耗，保证了采掘工作面供电质量。（3）提高了供电系统输电能力，输电能力的提升可以增加井下供电网络的系统稳定性。（4）提高了电网的供电距离、供电质量和经济可靠性。（5）地面35/10kV箱式移动变电站安装简单、移动方便、供电迅速。（6）地面35/10kV箱式移动变电站占地少、投资省、维护简单、防护性能好，采用国产箱变，综合效益大。（7）供电可靠性高，10kV箱体开关柜工厂化生产，地面工作环境好，抗干扰能力强，检修方便，系统运行稳定。（8）箱体具有防水、防火、防冻、防腐、防风沙，机械强度好、耐机械外力冲击。435/10kV箱式移动变电站在活鸡免矿井的实际应用分区供电和10kV直接下井供电技术经过多年实践在神东矿区得到了广泛应用，形成了成熟的具有代表性的神东矿区现代化高产高效矿井供电技术。如活鸡免矿是年产1000万吨矿井，综采工作面多时布置3个，每个综采工作面总装机容量6500kW以上，一个掘进工作面装机总容量1500kW以上，传统供电方式已无法满足采掘工作面安全高效的需求，采用10kV直接下井分区供电技术很好地实现了高产高效矿井的目标。图110kV直接下井采区供电图（1）地面35/10kV箱式移动变电站采用两路35kV进线，保证供电安全可靠。（2）35/10kV移动变电站安装时根据采区的的设备容量情况，选用两台16000kVA的有载调压变电器（SZ10-M-16000/35），保证布置三个综采工作面时满足设备容量的要求。（3）从采区上方地面直接钻孔用电缆直接向采区变电所供电，电缆分别夹在每根钢丝绳上，以防处理和更换电缆时方便。（4）从地面箱式移动变电站至井下采区变电所10kV电缆长度为150米，与传统供电方式相比电缆长度减少几千米，明显改善了线路末端压降，提高了供电质量。（5）采区变电所采用双电源供电，有效保证了供电的可靠性。（6）10kV电压直接从采区变电所送至采掘工作面，在采掘工作面选用国产型号为KSGZY的移动变电站，将10kV电压降为工作面现场设备所需要的电压，电压为：0.69kV、1.14kV、3.3kV三个等级，缩短了低压供电距离，降低了有色金属消耗，使供电与运行取得最佳经济效益。（7）综采工作面移动变电站及其他开关设备放在轨道列车上，随工作面的回采移变列车跟着一起移动，方便灵活。5结语对于浅埋煤层矿井（有条件分区独立供电矿井），可采用10kV直接下井分区供电技术。在井下采区变电所上方地面由35/10kV或10kV箱式移动变电站直接向采区变电所供电，由采区变电所向运输巷排水、运输巷胶带输送机、采掘工作面等设备供电，较好地解决了传统固定变电所向采区变电所供电线路长压降大等诸多问题，保证了采掘工作面的供电质量和供电安全。地面35/10kV或10kV箱式移动变电站安装移动方便、回收利用率高、综合效益好，有条件的地方直接取电力网10kV电源更经济方便，经过多年探索实践形成的10kV直接下井分区独立供电技术，为神东亿吨矿区的建设和发展起到了技术支撑作用，取得了实效，并对附近其他矿区生产建设也起到了示范和引领作用，社会效益显著。参考文献[1] ；方雪.矿井供电系统与供电技术要求[J].科技创 ；业家，2013，（9）.[2] ；陶学仪，尚药世.现代化矿井安全高效综采工作面 ；供电技术[J].煤炭学报，2010，（11）.[3] ；郝志清.矿井供电电压问题的探讨[J].中国新技 ；术新产品，2010，（22）.[4] ；张栋梁.提高煤矿井下供电安全技术措施探讨 ；[J].内蒙古煤炭经济，2012，（9）.[5] ；程然，王广周.我国矿井供电系统电压等级的选择 ；[J].煤矿机电，2012，（3）.[6] ；吴秀文.煤矿井下供电系统安全问题解决措施 ；[J].科技与企业，2013，（5）.[7] ；孔庆宇，陈凯利.井下供电标准化管理创新研究 ；[