我国煤炭行业矿井井下供电问题研究分析
时间：2021-02-11 20:02:36 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：随着我国煤炭工业的高速发展，目前煤炭行业矿井井下供电的损失不可忽视，本文介绍了井下供电存在的问题及解决的途径。
关键词：井下供电 低压供电系统
随着我国煤炭工业的高速发展，采掘工作面机械化程度越来越高，综采、综掘的供电系统必须解决电压损失过大的问题，从经济上考虑，一般采用提高供电电压和缩短低压供电距离的这两种行之有效的方法。
我矿井下供电系统的电压等级有高压6000V、3300V两种，低压有1140V、660V两种，随着综采、综掘大型机械的不断投入，井下供电系统逐年扩展,负荷大、负荷点多、损耗多,造成电压质量降低,电能损耗加大，供电系统越来越制约矿井生产，有的综采、综掘机巷需要1140V和660V两种电压等级供电，这就要投入多台移变和不同电压等级的电缆，造成综采、综掘供电系统比较复杂，投入大量的人力和物力，因此,如何解决好矿井下供电问题在矿井生产中显得非常重要,为此,我们认为选择采用提高供电电压的办法可以解决供电系统复杂的问题。
将现行的井下低压供电电压等级由660V电压升为1140V电压，可有效的增加输电距离，提高输电能力；可减少变压器数量，简化煤矿井下配电系统，提高供电可靠性；可缩小电缆截面，节省有色金属；可降低功率损耗及短路电流值，因而是有效的节电手段之一。提高配电电压，这在世界各国已成为发展趋势。目前在我国，煤矿井下660V等级电压在矿井中广泛使用，并已正式列入国家标准《额定电压》(GB 156-80)，又规定了1140V等级电压也要在煤矿井下及特殊场合使用。目前，矿井中使用的1140V等级电压的电动机、变压器、电缆、开关、接触器等，国内技术都已相当成熟。
一、提出优化我矿井下低压供电系统的方案；
目前，我矿井下低压供电系统的电压等级有1140V、660V两种，小综采及新型综掘机施工采用的电压等级为1140V，综采机巷皮带机及煤电钻、绞车、水泵、钻机需要电压等级为660V，综掘机巷配套使用的皮带机、绞车及水泵等需要的电压等级为660V，炮采及炮掘施工采用的电压等级为660V，井下变电所提供的低压均为660V，井下低压供电系统比复杂，因此我们提出简化低压供电的系统将井下低压电压等级升高为1140V，下面主要从以下几个方面分析选择1140V的原因；
1.1 所选择的新的电压等级，必须要保证使原有电气设备能够正常工作。为了证实原660V电气设备可以派生到1140V电压下使用，我们对井下的电气设备进行了全面的统计，证明现有660V电气设备大多数可以用于1140V。目前，我矿井下使用的电气设备如：皮带机、局扇、馈电开关等均可以在660V和1140V两种电压等级下使用，但是在实际使用时需要通过调节，如变压器需要调台步，电动机需要将接线方式由调整为等，因此，选择1140V不需要大量的新的设备的投入。
1.2 所选择的新的电压等级，必须能满足发展的需要。提高电压等级供电就是为了满足我矿井下不断增加的设备容量和供电范围的需要，将我矿低压电压等级从660V升高到1140V后，低压电网的输电能力提高3倍，可以有效的提高最大变压器容量、最大单台电动机功率以及增加电缆的输送距离，完全可以满足我矿井下不断发展的供电需求。
1.3 所选择的电压等级，应与现在使用的电压等级有一变换关系。将井下低压供电电压有660V提高到1140V，不是短时间内就能够实现的，需要一段比较长的时间来逐步实现，在一定时期内肯定需要两种电压等级同时存在，因为660V和1140V是倍的关系，可以相互倒换使用。
从上面三个方面可以看出，我们选择将井下低压供电电压有660V提高到1140V，可以在几乎不增加投入的情况下，能较好地解决采区低压供电中的难题，不仅为煤矿节约了成本，而且增加了供电系统的安全可靠性。
二、通过比较分析1140伏与660伏电网的输电能力；
电网的输电能力与其电压成正比。当通过电缆中的电流为I，电网的输送能力，可按照下面公式计算：
电网输电能力
为了便于分析对比，可以认为输电质量不变，则上述公式中输电能力与电压平方成正比，即
如果电网供电电压为660V时，则电网的输电能力为
如果供电电压为1140V时，电网的输电能力为
从两式比较可知：，即电网电压由660V提高到1140V后，电压提高倍，输电能力提高3倍。
通过分析可见，煤矿低压电压等级从660V升高到1140V后，煤矿井下低压电网的输电能力提高了3倍，针对目前我矿井下的生产、进尺情况，当电压等级升高后，可以有效的简化低压供电系统，减少电缆和设备投入，降低劳动强度。
三、优化电压等级时存在的问题及解决的途径；
电压等级升高后，供电电缆的电压等级也要相应升高，目前我矿的低压电缆大部分电压等级都是660V，因此，升高电压等级需要投入大量的1140V电压等级的电缆，这就需要大量的材料费投入。从前几年开始，我们新进低压电缆，在选型时，就只选择1140V的电压等级，到现在我矿的1140V电压等级的电缆已占了不小的比例，只要以后我们新在进低压电缆时，只选择1140V的电压等级，通过不断的补充，就不需要再另外投入大量材料费。
另外，电压等级升高后，井下低压供电系统相应简化，但由于电压等级的提高，对设备的绝缘及电缆的绝缘要求有所提高，这就要求采、掘机电维修工在安装及平时的维修，加强对设备及电缆的绝缘性能的检查检修，以保证人身与设备的安全。
作者简介：张正权（1981.3.15），男，安徽省巢湖市人，毕业于安徽工程科技学院电气自动化专业，安徽淮北矿业集团朱仙庄煤矿助理工程师。
