关于深井供电系统“五统筹”的探讨

0 前言

随着科技的发展，煤矿现代化技术越来越高，许多深埋地下的矿产资源得以具备条件开采，随着深井开采项目逐渐增多，相应的深井供电技术也需亟待跟进。本文以科学发展观的思想，就如何提高深井供电安全性、可靠性、经济性以及推进深井供电系统的可持续发展提出了几点看法。

1 深井供电系统现状分析

由于千米深井开采是近几年来才开始达到的技术水平，所以很多矿建单位：一是，借鉴国外经验搞建设，二是，摸着石头过河，边建边积累经验，这就造成了很多千米深井在供电系统中存在着或多或少的问题，影响着煤矿的安全稳定可持续发展。

1.1 矿井供电系统规划与建设存在缺陷

部分矿井在规划建设之初，对于深井供电考虑不足，存在诸如井上下各变电所、配电点系统结构和运行方式规划不合理，电缆线路较长、载流量低，变压器容量不足等问题，严重影响着供电的安全稳定。例如，随着开采年限增多，井下负荷容量远远大于供电系统原设计容量，从而造成主变压器长期运行在低效运行工况条件下，不仅降低了供电系统可靠性和供电质量水平，同时系统长期运行在过负荷条件下，很容易导致变压器出现过热、绝缘老化等问题。

1.2 供电安全可靠性与经济性不统一

节支降耗是目前国家大力倡导的经济运行方式，但在煤矿这种粗放型的生产企业中，节支降耗观念普遍较差，有的矿井为了保障供电的安全稳定性，不考虑合理性投入，比如平时选用配电变压器时，为了保证负荷容量，一味的选择大容量变压器，于是就会形成“大马拉小车”的现象。这不仅增加了设备投资，而且还会使变压器长期处于空载状态，使无功损失增加。还有的矿井为了追求经济性，节省成本使用劣质或非防爆设备、煤矿淘汰设备，给矿井安全生产带来了隐患。供电可靠性与经济性相互协调问题急需解决。

1.3 很多深井供电系统高低压电网等级设置不合理

目前井下存在多种电压等级，作为动力电源的主要电压等级有660V、1140V、3300V等几种。如果电压等级设置不合理不但造成供电不稳定还存在浪费电能现象。有的煤矿井下动力电源电压等级比较混乱，不便于设备的日常维护及更新换代。

1.4 存在供电系统与其他四大系统不协调的情况

供电可靠性与否直接影响着矿井提升、排水、压风、通风等其他四大系统的稳定运行，所以统筹好供电与其他四大系统的关系直接影响着煤矿的安全生产。

1.5 人在供电系统中得能动性没有得到很好的发挥

在所有的安全生产因素中，人的作用至关重要，人的能动性的发挥直接关乎着矿井的安全生产与经济运行，目前很多煤矿自动化程度不高，集中控制、自动控制、远程监控操作还没有完全实行或实行范围较小，工人的劳动量、操作程序依然比较复杂，必然存在生产隐患。

2 深井供电系统“五统筹”研究探讨

2.1 统筹矿井供电系统规划与建设相互协调

2.1.1 对于用电负荷较大的煤矿企业，一般采用母子变压器供电方式，其中一台（母变压器）按最大负荷配置，另一台（子变压器）按低负荷状态选择，就可以大大提高配电变压器利用率，降低配电变压器的空载损耗。在负荷变化较大时，根据电能损耗最低的原则，投入不同容量的变压器。

2.1.2 选用先进动态无功补偿及消谐装置。通过设备无功和有功容量间的自调节，不仅可以提高矿井低压供电系统的安全可靠性和供电综合质量水平，为井下各电气设备提供功率因数和供电质量均优越的电能资源，同时还可以有效抑制井下低压供电系统中各机电设备运行时产生的高次谐波分量，降低谐波对供配电网的冲击，保证各煤矿开采机电设备高效稳定运行，提高其综合使用寿命。

2.2 统筹供电系统可靠性与经济性相互协调

深井供电的安全稳定与经济运行是一个相互促进的过程，供电系统的安全稳定是实现经济运行的基本保障，经济运行是供电安全稳定的自然延伸。矿井在追求经济效益的前提下，必须保障供电安全，而只有保证了供电安全才有可能实现经济运行。

2.2.1 对于井下配电点的变压器，本着“小容量，密布点”的原则，配电变压器应尽量位于负荷中心，供电半径不超过0.5千米。配电变压器的负载率在0.5～0.6之间效率最高，此时变压器的容量称为经济容量。如果负载比较稳定，连续生产的情况可按经济容量选择变压器容量。

2.2.2 大型设备的启动采用先进的双向可控碴软启动器或者变频启动器，既要减小直接启动对电网和设备的冲击而造成的损坏，也可从中省去设备中的调速器、减速器，还可省去大量的油脂消耗，更能省去其中大量的人工维护和损坏检修费用。

2.3 统筹井下高、低压电网相互协调

2.3.1 构筑完善井下低压供电继电保护系统。在低压供电系统继电保护设计和技术改造时，应充分结合分级闭锁和选择性断电控制技术，保证井下各机电设备高效稳定、节能经济运行，为矿井低压供电系统安全可靠供电提供重要支持。在低压供电系统中按照分级闭锁和选择性断电原则，构筑完善的继电保护系统，可以有效杜绝井下工人的人为误操作事故发生，从而有效提高矿井供电系统防火防爆综合安全性能。

2.3.2 深井供电存在电压压降较大的缺陷，为此深井供电一般在井下设置中央变电所，电压等级10KV为宜，各采区变电所所需电源均引自中央变电所两回路，然后由移动变电站降压为相应等级的电压，确保可靠供电。

2.3.3 井下低压动力电源要综合各种因素科学规划，既考虑供电稳定性又要注重经济性，对于矿井开采初期，负荷较小、供电线路较短的情况，可以采取低压660V供电，这样既能保障稳定供电也能减少设备投资（目前电压等级低的防爆设备价格有优势），随着开采周期延长，采掘面向里纵深，如果再采用较低电压等级，电压压降较大，线路电流升高，造成设备动力不足，线路老化严重，不利于安全生产。可以考虑提高电压等级，降低设备启动电流和线路载流量，提高线路供电稳定性。对于开采年限较长，开采距离较远的矿井，中远期规划，建议采用1140V或3300V动力电源，以提高供电可靠性。