煤矿采掘供电设计设备选择应注意的几个问题

摘　要: 分析了煤矿采掘供电设计中高低压电气设备选择普遍存在的不安全、不经济、不配套、不规范等问题, 逐一指出其不足, 并给出了设备选择的正确方法和应注意克服的几个问题。
关键词: 供电设计; 节能; 保护; 设备选择; 问题

煤矿井下采掘工作面的供电必须有正规设计,且必须进入采掘工作面的作业规程。徐州矿务集团采掘工作面供电进行正规设计已开展多年, 它对促进矿井安全生产, 减少和预防事故, 保障电力供应,节能降耗起到了重要的技术指导作用, 就全公司总体状况而言, 供电设计尚需进一步规范, 特别是设备的选择, 在安全性、经济性、配套性、规范化方面尚存在不足, 应加以克服。

1　选择供电设备应注意的问题
1. 1　动力变压器的选择
动力变压器的最终选择方向是干式化、节能化,在企业经济困难的前提下, 允许部分场所使用节能型油浸变压器。因此, 在供电设计时应不再选用高耗能、淘汰型设备, 如现在井下仍大量使用的KSJ、KSJ 2型油浸变压器, 而应选用KS7、KS9型节能油浸变压器或KSGB 型干式变压器。此类变压器容量等级范围宽, 可选择余地大, 节电效果十分显著。如一台节能型KS92315 kVA 变压器和一台KSJ2320 kVA 高耗能变压器相比, 每年可节省空载电耗8 322 kWõh, 节约电费3 300 元, 效益可观。选择何种型号变压器, 应视使用场合而定: 井底车场、中央变电所、主要进风巷道内可选用KS7或KS9型节能油浸变压器; 采区变电所及进风巷应选用KSGB 型干式节能变压器; 装机容量大的综合机械化采煤工作面应选用KSGZY 型移动变电站。
1. 2　高压开关的选择
随着矿井的不断延伸和采掘机械化程度的提高及大功率单机的普遍使用, 直接导致系统大量增容,为限制短路容量, 势必要增加电抗器等限流装置, 这样不仅电压质量要降低, 还要增加设备投资及能耗。因此选择遮断容量大(不小于100MVA )、保护功能全的真空开关是解决问题的最好办法, 也是选择高压开关的基本原则。因此, 目前集团公司各矿井下大量使用的GKW 或PB 系列高压多油开关, 因其遮
断容量小, 保护形式单一, 缺少漏电和监视保护, 不具备超前切断电源功能, 已明显违反《煤矿安全规程》的有关要求, 属于淘汰产品, 在设计中应不予采用。而BGP 系列高压防爆真空开关和真空化改造后的PB 系列高压防爆真空开关或KYGG26 (10) 型高压真空开关柜, 因其断流能力强, 电寿命和机械寿命较长, 使用维护方便, 且具备过流、短路、漏电监视、欠压等综合保护, 保护功能完善, 设计中应优先选用。
1. 3　低压开关的选择
1. 3. 1　馈电开关的选择
随着采煤机械化的不断发展, 工作面装机容量不断增大, 煤矿井下已大量使用KSGB2400 kVA 及以上容量等级的干式变压器, 此类变压器当二次侧出口电压为690V 时, 出口二相短路电流较大(见表1)。而作为其二次侧馈电总开关或线路中间分断开关主选设备的DW 系列空气防爆馈电开关, 因其短路保护整定不准确, 跳闸机构不可靠, 飞弧分断时间长, 极限断流能力小( 660V 极限断流能力仅为7 kA ) , 明显与之不匹配。从表1 可以看出, 总馈电开关负荷出口侧产生的短路电流,DW 系列空气馈电开关不能分断, 易发生爆开关事故, 故选用DW 系列空气馈电开关作为400 kVA 及以上容量等级的变压器二次出口的总馈电开关是不安全的。因此在选择容量为400 kVA 及以上变压器时, 应选用极限分断电流与之相匹配的二次总馈电开关, 如KBD2600ö6 60K 型、BKD12500ö1140型真空馈电开关。由于其极限分断电流均在10 kA 以上, 且具备过载、短路、欠压、真空管漏气闭锁、漏电保护功能, 现场使用效果较好, 设计时应优先选用。

1. 3. 2　磁力起动开关的选择
磁力起动开关的选择, 应根据其容量和负荷性质来确定, 兼顾真空化、无触点化、电子综合保护化的发展要求。根据《煤矿安全规程》的要求, 40 kW 以上起动频繁的低压控制设备应使用真空接触器, 并且还应具备短路、过负荷、单相断线和漏电闭锁保护及远方控制的功能。选择保护良好的磁力开关并正常使用可有效地降低电机烧坏数量, 减少损失, 提高效益。集团公司某矿曾连续3 a 烧毁低压电机130 台öa 左右, 烧毁潜水泵250 台öa, 每年投入修理费用达60 余万元, 损失较大。后该矿下大力气狠抓起动开关保护装置的使用, 从供电设计入手, 强化选型和现场使用管理, 使烧电机的势头得到遏止, 每年烧毁电机台数下降到60 多台, 烧坏潜水泵100 多台, 修理费用随之下降一半, 效益可观。由此可见, 对矿井40 kW 以上的低压设备在设计中选用保护良好的起动开关是十分必要的。目前集团公司各矿井现场仍在使用QC83系列空气开关, 大多采用JR9系列热继电器或熔断器作保护, 其功能不完善, 应逐步退出使用。而将此类开关进行真空化改造, 并换加了JDB或ABD 等电子综合保护, 形成QCZ83系列开关, 应优先选用改造后的开关。对于更大容量的设备可选用保护功能更完善的QJZ2300 (400) 系列真空磁力起动开关或带软起动装置的开关, 对40 kW 以下的设备也应逐步推广使用保护功能齐全的真空或无触点开关, 以利于矿井的安全供电。
1. 4　电缆的选择
电缆的选择应根据不同的用途和使用场合, 按经济电流密度来选取, 并且考虑线路电压损失和短路保护的需要, 同时还应注意以下几点:
(1) 煤矿井下低压电缆应使用阻燃橡套电缆, 高压塑料电缆外护套也应是阻燃的(如聚氯乙烯外护套)。
(2) 移动变电站应选用高压屏蔽监视型电缆。
(3) 综采工作面设备应使用千伏级屏蔽电缆。
(4) 线路中间线盒应使用防爆接线盒或阻燃型充填材料接线盒。
(5) 煤矿6 kV 中性点不接地供电系统, 当系统发生单相接地时, 非接地相对地电压将升高到线电压, 因此, 在选择高压电缆时, 其相电压应按线电压标准选择, 一般选用6ö6 kV , 6ö1 0 kV 或8. 7ö10 kV级高压电缆, 现在系统中3. 6ö6 kV 级电缆应退出运行, 设计中不应采用。
1. 5　127V 供电系统设备的选择
127V 供电系统现已广泛应用于煤矿井下照明、信号、监控系统, 以及煤电钻动力供电系统中, 但在供电设计中却不够重视, 甚至没有设计。现场无设计施工, 易埋下事故隐患, 故对这一问题在设计时应
予以重视, 并注意以下几点。
(1) 根据《煤矿安全规程》要求, 127V 照明信号应采用具有短路、过载和漏电保护的综合保护装置,127V 煤电钻也应采用综合保护, 且要具备短路、过负荷、检漏和漏电闭锁、远距离起动和停止煤电钻的功能, kSG 型小容量干式变压器本身缺少保护装置, 应不予选用。
(2) 照明、信号电缆应采用四芯电缆, 原三芯电缆因缺乏接地芯线, 不能与总接地网相连接形成接地系统, 不应选用。
(3) 煤电钻电缆应使用专用屏蔽电缆。根据规程要求, 手持式煤电钻接地芯线电阻不应超过1 8 , 因此常用的U ZP26mm 2 专用电缆, 其长度不应超过150m , 以保证接地保护切实起作用和电压损失不超限。
(4) 127V 信号应能同时发声和发光, 现广泛使
用的电铃按钮分体式信号不具备上述功能, 应不再
选用, 而应推广使用声光具备的组合电铃和语言信
号。
2　选择采掘及运输设备应注意的问题
采掘及运输设备应根据生产能力合理选配电机功率, 杜绝大马拉小车现象, 采掘头面能摆设胶带输送机的尽量不摆设刮板输送机, 且应优先采用集中控制; 单电机运行能满足要求则不应采用双电机,以节省设备, 降低电耗, 减少人工, 提高效益。掘进工作面应尽可能采用高效节能风机, 掘进前期应使用小功率风机, 到后期时再根据通风需要进行变动。这些都必须在设计中加以明确, 切实做到节支降耗。
3　结语
设备选择是煤矿采掘供电设计中的重要环节,是采掘作业现场的技术保障, 它不但直接关系到煤矿采掘工作面减少和预防事故, 保障电力供应, 实现稳产、高产, 达到节电降耗的目的, 而且还直接关系
到煤矿的安全问题, 应引起各级机电工作人员的足够重视。