浅谈矿井分盘区供电
摘 要：千万吨矿井在煤炭行业的崛起，特厚煤层开采技术的普遍使用，地面配套设备的增加，大功率采掘设备的投入，这些设备的供电的来源，都会随着采用分盘区供电迎刃而解，分盘区供电已成为发展趋势。
关键词：千万吨矿井 大功率设备 分盘区供电 发展前景
中图分类号：TD61 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）008-052-02
近年来，随着经济飞速发展，对能源的需求越来越多，一座座千万吨矿井如雨后春笋，遍及全国各地，高位放顶煤技术，需要大功率的采煤设备，原有的传统供电模式已不适应煤矿的生产，提出分盘区供电这一理念，从根本上实现了矿井安全高效的生产目标。
同煤塔山矿，是大同煤矿集团公司发展循环经济龙头企业，也是“十一五”期间建设的第一个千万吨矿井，是同煤集团对外的窗口，本着世界一流，全国第一的奋斗目标，塔山矿在2006年试产，2008年12月正式生产。正是采用了分盘区供电，在两个盘区建成了两个千万吨的综采队，去年产量达到了2400多万吨，被称之为“石炭二叠纪煤炭开采的试验田”。
1 传统的供电方式
传统的供电方式是：地面35KV变电站——井下中央变电所——各个盘区采区变电所——采煤工作面或其他设备。传统供电一般应用在矿井负荷不大，供电距离短，供电系统简单的矿井。如传统供电方式应用在高产高效千万吨级矿井势必造成：(1)中央变电所容量大，进出缆线多，在设备运行中和设备维护，缆线管理上带来许多问题；(2)各类电气故障，可能会造成中央变电所进线电源开关跳闸，从而发生大面积的停电事故，直接影响到煤矿的安全和正常生产。
2 分盘区供电
分盘区供电，就是矿井的每个盘区变电所的电源，都能直接来自地面变电所，在井下各盘区的电源互不发生关系。现代化的矿井，由于每个盘区的通风系统是独立的，都有各自的主要通风机和进风立井，所以分盘区供电成为可能。
3 分盘区供电的优点
3.1 井下负荷不受入井电缆的截面限制
由于每个盘区地面都有35/10KV变电站，可以在进风井敷设多根高压电缆，各盘区除了可以布置一个千万吨综采工作面，还可以布置多个掘进工作队面。另外各盘区的水泵选用，大巷胶带运输机的设计，综采配套瓦斯抽放设备的使用等，所有的生产和安全方面的问题都可以解决。
3.2每个盘区的掘进工作面的局部风机，更能独立可靠地运行
由于盘区进风井可以敷设多根高压电缆，局部风机的电源可以直接从地面变电站供给，如果井下其它负荷有故障，不会影响到风机专线的正常运行，掘进工作面出现瓦斯超限的几率也会很小，保障了矿井的安全生产。不是分盘区供电的局部风机专用电源是从中央变电所的高开提供的，和生产用电共用一个总高开，在中央变电所内，生产风机专线是分不开的，也就是说，风机专线的专用高开是专到中央所，而不是地面35KV变电站。
3.3 实现一个综采工作面年产过千万吨成为可能
塔山矿平均煤层厚度为18米，是特厚煤层的开采，一个综采工作面采煤机的功率可达 1900kW，刮板运输机装机功率为2€·000kW，综采工作面总装机功率11000KW。主运输皮带机装机功率为3€·000kW。采煤机、运输机、刮板机，皮带机为同时运转，井下负荷同时系数可达0.95以上，如果没有单独的盘区供电，解决电缆截面、电缆长度和电压降的问题，这么大负荷的工作面是没有办法运转的，也就不能实现年产千万吨的产量了。
3.4 各盘区之间的生产互不影响
由于各盘区之间的电源是独立的，来自不同的35KV变电站，夏季雷阵雨天气，或者是其中一个盘区的电源有故障，而不会影响其它盘区的综采工作面和掘进工作面，当然还有风机专线和其它运输设备。这样不仅在产量上可以有一个互补，同时在安全上也有保障，不会出现整个矿井停电停风，为矿井实现全年的产量打下了坚实的基础。
3.5 解决了矿井超长供电以及电压过低难题
高产高效矿井井下负荷大，电压损失大，井下供电电压的质量普遍较差,井下大型设备启动困难，影响了高产高效矿井的正常生产。根据《供电营业规则》第54条第一款对电压质量的规定：35kV 及以上电压供电的，电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定值的10%。也就是说，在极端情况下供电部门在矿井地面变电所的供电电压的负偏差允许达到10%。如果出现这种情况，就可能造成采煤机、运输机等井下大型设备启动运行困难或无法启动，矿井不能正常生产。因此，根据电网和矿井的实际情况规划和设计高产高效矿井的供电方案显得尤为重要。根据对高产高效矿井供电情况的实际了解和在设计中对供电设计方案的总结，认为在高产高效矿井的供电设计中应采取分区供电，以确保矿井的正常供电。
3.6 各盘区地面的用电的电源也可以得到解决
由于千万吨级别的矿井，采煤量太大，所以瓦斯涌出量也大，采空区的面积也很大。为了排除安全隐患，要在每个盘区的地面安装配套设备，如空压机、制氮机、黄泥灌浆系统、两台主要通风机等，还有保证冬天井筒不结冰的热风炉送暖气系统，所有这些设备的电源，都会随着采用了分盘区供电，在盘区的地面得到很好的解决。
4 分盘区供电适用条件
随着煤电一体化的建矿理念的提出，在井口建洗煤厂、电厂、水泥厂等，构建了煤—电、煤—化、煤—建材完整的环保循环产业链条，这就需要一个安全高产高效的矿井，来源源不断地为产业链条提供煤炭，在井下各盘区布置千万吨工作面成为必然的趋势。分盘区供电系统，则是建立在有千万吨矿井(如果产量小没有必要这么大的投入)生产许可证的基础上，能够在各个盘区有独立主要通风机和独立的通风系统，也就是说各个盘区要有进风立井可以敷设高压电缆；另一方面，在每个盘区要有35/10KV(35/6KV)的变电站；再一个是井下有上万千瓦的采掘设备，需要单独的供电。如果满足这几个条件是可以考虑采用分盘区供电系统的。
5 分盘区供电的发展前景
随着科学技术的发展， 煤矿减员增效、提高效益的广泛开展，我国高产高效千万吨级矿井甚至年产千万吨综采工作面投入了运行，已取得了明显的经济效益,高产高效千万吨级矿井是我国国有重点煤矿今后发展的方向。千万吨级矿井的采煤设备，运输设备，安全设备普遍具有单机功率大、采用高压供电的特点,其井下工作面走向长度较长。因此高产高效矿井对供电的要求也较其它常规矿井高。常规矿井供电设计方式已不能满足千万吨级矿井供电需求。根据千万吨级矿井的特点制定出合理的供电方案，满足矿井的用电要求，保证矿井的正常生产，是千万吨矿井对矿井供电设计提出的新课题。通过对高产高效矿井供电特点的分析，结合塔山矿实际情况及分区供电方式，在今后相当长的一段时期内，分盘区供电将会一直引领着煤矿供电设计，为煤矿的安全高产高效保驾护航。
6 经济社会效益
高产高效矿井是国有重点煤矿今后发展的方向，其供电设计方案合理与否，直接影响到煤矿的正常生产。塔山矿目前已形成分盘区，分区域，按设备类型、用途、运行特点分别供电方式，有效地改善井下的电压质量，供电系统更加安全、可靠。
2011年是“十二五”的开局年，塔山矿以科学为指导，发挥分盘区供电的优势，机电事故由原来的每月30多小时，下降到全月无事故,全年少事故。2011年完成煤炭产量2374万吨，超计划274万吨，同比增产293.8万吨；掘进进尺完成23111米，超计划111米，同比增加2311米；百万吨死亡率为零；销售收入实现80.3亿元，同比增长20.4亿元；利润实现33.9亿元，比计划增加11.9亿元，同比增加11.4亿元；上缴税费25.8亿元，同比增长8亿元。这些真实的数据，强有力地说明了机电事故是一个矿井能否正常生产的决定因素，只有科学合理地采用分盘区供电，才能减少机电事故，才能降低工人的劳动强度，才能为国家创造更多的社会效益，才能提高员工的生活质量，增强企业的经济实力。
7 存在的问题
分区供电使得矿井入井电缆增多，由于入井电缆都在立井，平时是作为矿井的进风通道，再加上冬季北方井筒要结冰，给高压电缆的维护和日常的检修带来诸多不便；配电设备增加，使维护量增大，需要更多的机电技术人员进行系统的维护和管理。
上一篇：对煤矿供电安全的思索