煤礦供電系統(tǒng)設計及保護接地問題分析

杜曉璐

(山西省同煤集團晉華宮礦，山西 大同 037016)

0 引 言

煤礦產(chǎn)業(yè)是國家重點能源產(chǎn)業(yè)，對經(jīng)濟的發(fā)展及能源保證具有重要的影響。同時，煤礦產(chǎn)業(yè)又屬于高危產(chǎn)業(yè)，一旦生產(chǎn)出現(xiàn)異常，容易引起重大安全事故發(fā)生。在煤炭開采中應加強管理，做好細節(jié)把控，減少或杜絕事故發(fā)生。煤炭生產(chǎn)的供電安全至關重要，關系日常生產(chǎn)及運行。對于此，在煤炭開采中應作為電氣系統(tǒng)的管理，并做好相關保護措施，以保證供電正常及安全。筆者結合實際情況，對煤礦開采中供電控制的相關問題進行了討論，并對接地保護相關問題進行了分析，可為后期煤礦生產(chǎn)電氣安全與保證運行提供技術參考。

1 項目概況及分析

同煤集團晉華宮礦屬于國家重點煤礦，礦井占地面積大，煤儲量豐富及開采資源優(yōu)越，屬于我國重要的煤產(chǎn)區(qū)。具體來講，以11#層307盤區(qū)8716工作面為例，該礦區(qū)具體情況如下所述：工作面長184.5 m，順槽長為2 560 m，運輸順槽寬為4.5 m，回風順槽寬為3.5 m。選用ZZS6000/17/37型液壓支架；采用MG400/930-WD型采煤機供電電壓等級為3 300 V；根據(jù)其它用電設備的容量與布置，采用1 140 V電壓等級供電；兩巷的運輸、排水設備等采用660 V供電；照明(信號)電壓為127 V；其供電電源來自11#層307盤區(qū)變電所，變電所至2716巷口150 m。

2 煤礦供電控制系統(tǒng)及保護接地問題分析

2.1 煤礦開采供電控制系統(tǒng)供電情況分析

綜合目前實際情況及煤礦生產(chǎn)經(jīng)驗，采用綜采法對工作面實施開采中，各個高低壓供電電纜用量大而損耗嚴重，加之煤礦開采過程的環(huán)境的惡劣性及地理地形的復雜性，瓦斯等易燃易爆氣體分布情況復雜，一旦由于各類電氣保護不到位而引起電火花，容易引起爆炸而引起傷亡事故。而對煤礦井下進行可靠、安全及合理的供電，對于提供產(chǎn)品質量及保證安全生產(chǎn)具有重要作用及價值。結合該礦井，在采用綜采法開采中所用的主要設備如表1所列。

2.2 礦區(qū)供電系統(tǒng)擬定原則及分析

綜合供電控制相關原理及煤礦開采實際特點，結合本礦區(qū)開采實際情況，在對該礦區(qū)供電系統(tǒng)進行合理設計時應考慮以下原則：其一，經(jīng)濟及安全原則，即在保證礦區(qū)正常供電及可靠的前提下應保證所使用的電氣開關、電纜及設備最省，且盡可能做到單臺變壓器向單一工作面供電，以在發(fā)生故障時縮小事故范圍[1]。其二，當變壓器超過兩臺且有高壓饋出線時，應設置進線斷路器進行保護，以確保設備正常運行。其三，電源控制開關應與電氣設備成一一對應關系，且應保證容量越大的開關，其距電源的距離應越近[2]。其四，變壓器應盡可能采用分列并行，以減少電網(wǎng)運行中由于絕緣電阻下降而使漏電繼電器運行條件惡化，從而致使停電范圍擴大而導致供電系統(tǒng)可靠性降低?；谝陨峡紤]，結合該礦區(qū)實際情況，對綜采工作面供電系統(tǒng)進行設計，具體見圖1所示。

表1 礦井開采主要用電設備明細表

圖1 綜采工作面供電系統(tǒng)電路設計圖

3 礦區(qū)供電控制系統(tǒng)保護接地及相關問題分析

3.1 井下接地保護裝設原則及要點分析

電氣設備及電纜由于長時間運行及缺乏必要維護，使其金屬部分發(fā)生裸露而帶電，一旦該部分被人體所碰觸，則容易發(fā)生觸電事故，而避免該類事故發(fā)生的重要措施在于接地，可以大大減少人發(fā)生觸電后的電流，可起到保護作用。而對于電氣設備接地保護應注意以下原則：其一，對于 36 V以上的可能由于絕緣破壞而發(fā)生漏電的電氣設備必須設置接地保護裝置[3]；其二，設備接地中，嚴禁將多臺設備實施串聯(lián)接地，同時也禁止多個接地保護裝置串聯(lián)。其三，應建立接地網(wǎng)絡，以保證井下需要接地的設備實現(xiàn)良好的接地。其四，對于高壓電氣設備，一般情況下應設置一個局部接地，以保障其安全使用；此外，對于輔助接地與主接地，其相鄰距離應大于5 m，以免造成相互干擾而影響接地保護功能的正常發(fā)揮。

3.2 礦區(qū)供電控制系統(tǒng)保護接地常見形式及說明

基于目前情況，電氣接地保護中所采用的形式主要有以下幾種：其一，保護接地，該種方式主要是在電氣設備受外界干擾時而為防止對電氣系統(tǒng)造成損害而實施的一種接地方式，主要是對不帶電的金屬部分與地面進行連接，以避免由于設備故障等原因而發(fā)生漏電后而引起非帶電部分帶電而引起人體觸電事故，該類方式在煤炭生產(chǎn)中的機電設備防護中常被采用[4]。其二，工作接地，屬于對電氣設備實施保護的常見形式，主要是為防止電氣設備受外界干擾而使得設備運行及性能發(fā)生破壞，該種接地方式對于保證設備運行安全及保持良好的性能具有重要意義，如在測量儀表的保護中，能夠減少由于外界因素的干擾而對儀表精度造成的損害，可實現(xiàn)對設備的動態(tài)調(diào)整。

3.3 礦區(qū)開采保護接地安裝及注意事項說明

綜合該礦區(qū)開采的特殊性及工作面實際情況，各電氣設備在實施開采中應做好保護接地，以減少設備故障發(fā)生及保障開采安全。具體來講，對于該礦區(qū)開采而言，進風巷口、皮帶機、設備列車及高壓連接器等部位應做好接地，同時，接地電阻應不得超過2 Ω，以免對接地保護效果造成影響[5]。同時，對于電氣設備的接地保護裝置，其接地材料的選擇應綜合考慮，如選取鍍鋅扁鐵或大于50 mm2的鋼絞線等，以免絕緣電阻過大而影響使用。再者，接地保護實施中，應禁止采用鋁導體作為接地極等，且應符合《煤礦安全規(guī)程》的要求，以提高接地效果及保證設備的正常運行。

4 結 語

綜上所述，煤炭開采中的電氣安全關系設備的正常運行，對整個開采效率的提升及保障開采安全具有重要的價值及意義。本文結合實際情況，綜合榆林市某礦區(qū)開采案例，就煤礦開采中供電控制供電系統(tǒng)的配合情況進行了分析與說明，并在此基礎上，對煤礦電氣系統(tǒng)接地保護相關問題進行了說明，指出了接地保護安裝原則及常見形式，可為后期該礦區(qū)供電控制系統(tǒng)及接地保護設計提供參考及建議。