关键词：矿井生产；供配电系统；应用分析
中图分类号：TD61 文献标识码：A
1 引言
随着我国科学技术发展水平的进一步提高，许多高新技术都被应用到各种领域，服务于大众。例如在矿井电力系统中，已广泛开展了电力电子技术和计算机技术的应用工作，实现了采区变电所电网状态的遥控，并在地面建立起信息管理平台，接收从井下传输过来的供电系统信息数据，实现对矿井全方位的监控管理，加快供电自动化和无人值守等智能化矿井的发展速度。大量实践证明，只有积极寻求高质量发展的企业才能更好地适应新的发展形势，在矿井供电系统中应用计算机网络技术，实现电网自动化控制将是未来煤矿企业生存发展的必然趋势。
2 矿井生产对供配电系统的要求
供配电系统在矿井生产过程中占据十分重要的地位，稳定的电力供应可以保证各大机电系统和采掘设备的安全稳定运行。矿井一旦出现供电故障，将会直接影响安全生产及人员的安全，带来严重的经济损失[1]。对此，矿井企业应建立稳定安全的供配电系统，充分保障供电质量，以便为企业赢得更大的经济效益。在煤炭开采期间，供配电系统应具备以下要求：一是保证供配电系统的安全性。矿井巷道空间狭窄，环境潮湿，造成电缆与设备绝缘性能降低，甚至引发火灾与爆炸事故。对此，保证供电安全性是矿井供配电系统的基本要求。二是保证供配电系统的可靠性。矿井企业突然停电会导致重要设备损坏，甚至造成人员伤亡。因此，矿井企业应针对设备负荷等级选择不同的供配电方式。三是保证供电质量，确保经济性。为了避免供电电压与频率超出正常范围，损坏机电设备，矿井企业的电压差应为额定电压的5%左右，确保电压稳定，提高设备运行效率。除此之外，还应尽量减少电力消耗量，在保证安全可靠供电的基础上，保证配电的经济性与适应性。比如应选择能耗较低、价格适宜的设备材料，并做好供电线路的合理布置，以充分减少电能的消耗量。
3 影响供配电系统的因素
3.1 电气元件质量的影响
供配电系统设备由多种电气元件构成，主要划分为可修复元件及不可修复元件。可修复元件在元件发生故障时，可以通过维修或者更换的方式修复元件故障，进而使元件能够恢复正常的工作状态，保证供配电系统的正常运行；不可修复元件在元件发生故障时无法修复，对供电连续性造成严重影响，将给企业带来巨大的经济损失[2]。此外，元件自身的质量直接决定供配电系统的可靠性，设计人员在设计过程中，应选用质量有保障的元件，这样才能减少供配电系统的故障率，为企业生产持续供给电力能源。
3.2 过电压的影响
过电压分为外过电压与内过电压两种。外过电压又称之为雷电过电压或者大气过电压，外过电压的持续时间为几十微秒，具有脉冲特性，所以也称为雷电冲击波。尤其是直击雷过电压幅值，一般达到上百万伏，会直接破坏电工设施绝缘，引起短路接地故障，进而影响到供配电系统的正常运行；而内过电压是由于供配电系统内部运行方式发生改变，而引起过电压，分为暂态过电压、操作过电压以及谐振过电压。因为过电压对供配电系统的承载能力造成巨大威胁，当电压值超出承载标准范围，将直接导致整个供配电系统出现故障，严重的还会造成系统瘫痪[3]。
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4 矿井供配电系统分析
4.1 构建电网监控中心
在地面110kV变电站主控室建立全矿电网监控中心，对地面110kV变电所、井下中央变电所、采区变电所及各重要配电场所进行远程监控。该系统能够实现电网监测监控、视频、音频等多网合一，全面完善矿井供电系统的远程监控、调度指挥的功能。同时电网监控中心可将调度需要的数据、视频监控画面通过以太网输入到调度中心，构建千兆光纤工业以太网。组成为：地面变电所监控中心、井下中央变电所、各采区变电所。采用开放式工业以太网通过隔爆型监控分站和光缆组成工业以太环网构架。
4.2 地面配电系统
（1）110kV变电所，负责全矿的10kV用电。共引出16回10kV出线，主要供给副井场地10kV变配电所三回、主斜井井口房三回、选煤厂四回、下井六回。副井场地10kV变配电所设高压配电室，共引出10回10kV出线，主要供给副井提升机房两回、压风机房两回、通风机房两回、生活区两回、机修车间两回。
（2）在副井工业场地内设置10kV变配电所，在副井场地机修车间内设置车间内10/0.4kV变电所。整个工业场地共设10/0.4kV变电所3座。副井工业场地10kV变配电所设置低压配电室，该变电所设在副井场地联合建筑附近：其内设800kVA，10/0.4kV干式变压器二台，组合式开关柜11台，担负副井场地内联合建筑、通风机房、压风机房、热交换站、副井提升机房、胶轮车修理及胶轮车库等低压负荷用电。
4.3井下配电系统
井下中央变电六回电源进线由地面110/10kV变电所经主斜井引入。主变电所10kV母线分三段，每两回下井电缆分别接至一段母线，当其中任两回故障时，其余四回电缆可以保证井下全部负荷供电。根据矿井开拓开采部署及井下用电负荷分配情况在31、21采区各设采区变电所一座。各采区变电所两回回进线电缆分别引自井底车场主变电所10kV不同母线段，当其中任一回故障时，另一回电缆可以保证该变电所全部负荷供电。采区变电所，向综采、连续采煤机掘进、综掘工作面及采区内其它负荷供电。
4.4 矿井供配电设备的接地措施
井下主、副水仓中各设置一块主接地极。主接地极选用耐腐蚀性钢板，厚5mm，面积大于0.75m2。各变电所、配电点分别设局部接地极，选用直径35mm、1.5m长的钢管，至少钻20个直径5mm的透孔，并全部垂直埋入底板，每两根钢管间的距离不得小于5m，并联后垂直埋入底板，埋入深度需在0.75m以上。各变电所、单独装设的高压电气设备以及连接高压动力电缆的金属连接装置等都需要进行可靠接地。通过接地干、支线，电缆的金属外皮、接地芯线等与各局部接地极以及主、副水仓的主接地极连成一体。保护接地用的电缆芯线和接地连接井下主变电所的高压馈电线上，装设有选择性的单相接地保护装置；井下低压馈电线上需装设检漏保护装置，确保漏电的馈电线路能完成自动切断动作。
5 结束语
矿井安全生产的关键在于保证供电的安全性，矿井供配电系统存在较多影响因素，对安全性要求较高，且运行环境比较复杂。为了保证稳定运行，企业应在结合当前开采情况的基础上，综合考虑多种因素，保证多部门协调配合，从而由根本上保证矿井企业供电用电的稳定性与经济性，为矿井企业带来更大的经济效益。
参考文献：
[1] 李霞.浅析煤矿井下矿井水处理供配电系统[J].农家参谋,2017(23):228.
[2] 官麒麟. 某金矿井下中央变电所供配电系统优化研究[D].青岛理工大学,2017.
[3] 罗登美,杜文龙.云南某矿井下供配电实例分析[J].电子制作,2013(14):233.
[4] 朱子敬.综合自动化在矿井供配电系统中的研究与应用[J].河北煤炭,2012(04):22-24.
[5] 张远志,史苏安.大型矿井供配电全数字化技术改造[J].煤炭技术,2008(05):34-36.
论文作者:苏晓强
论文发表刊物:《中国电业》2019年 22期
论文发表时间:2020/4/24
标签：矿井论文; 过电压论文; 变电所论文; 供配电论文; 系统论文; 井下论文; 采区论文; 《中国电业》2019年 22期论文;