淺談大采高綜采工作面的供電技術(shù)

摘要：現(xiàn)代化礦井生產(chǎn)以實(shí)現(xiàn)安全、高效的生產(chǎn)目標(biāo)。大采高綜采技術(shù)被人們廣泛地應(yīng)用于厚煤層的開(kāi)采工作中，文章分析了10kV入井電壓、3.3kV工作面高壓供電的優(yōu)越性和可行性，以及應(yīng)用于大采高綜采工作面的供電設(shè)備，簡(jiǎn)單討論了工作面供電系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和保護(hù)。

關(guān)鍵詞：大采高；綜采工作面；高壓供電

中圖分類號(hào)：TD611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）07-0102-02

我國(guó)厚煤層資源豐富，當(dāng)前我國(guó)年產(chǎn)600萬(wàn)到1000萬(wàn)噸的具有國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)水平的高產(chǎn)高效礦井和綜采工作面都是在厚煤層開(kāi)采條件下實(shí)現(xiàn)的。因由此可見(jiàn)，厚煤層開(kāi)采在我國(guó)煤炭生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位。大采高綜采工作面組成復(fù)雜，其中包括很多大功率設(shè)備，供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性與大采高綜采工作面的安全運(yùn)行密切相關(guān)。下面先講一講工作面對(duì)供電技術(shù)方面的

要求。

1 對(duì)供電技術(shù)的要求

大采高綜采工作面供電系統(tǒng)主要由電源、開(kāi)關(guān)、變壓器、動(dòng)力電纜以及各類用電設(shè)備組成。大采高綜采工作面機(jī)電設(shè)備多，電動(dòng)機(jī)容量大，設(shè)備間的控制要求在不斷提高，且多采用移動(dòng)變電站供電方式，這些對(duì)供電技術(shù)都提出了較高的要求。

1.1 大容量安全可靠

近年來(lái)，我國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)機(jī)械配套技術(shù)發(fā)展迅猛，安全、高校的煤炭開(kāi)采技術(shù)成為從業(yè)者追求的目標(biāo)。綜采工作面的單面可采儲(chǔ)量不斷增大，設(shè)備功率不斷增加，自動(dòng)化、智能化程度不斷增高，設(shè)備的總負(fù)載功率不斷提升，而總負(fù)載功率的提升則是要依靠穩(wěn)定的電力供應(yīng)。因而，現(xiàn)代，煤礦開(kāi)采對(duì)供電技術(shù)的要求也不斷提升。目前，井下綜采工作面應(yīng)用的移動(dòng)變電站容量已達(dá)到6300kVA，大采高電牽引采煤機(jī)總功率高達(dá)到2000kW以上。

1.2 便于維護(hù)和維修

在對(duì)大采高綜采工作面供電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，除了要結(jié)合采煤工藝的發(fā)展情況以外，還應(yīng)綜合相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最大限度提高供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。此外，設(shè)計(jì)一套結(jié)構(gòu)完善、功能齊全的大采高綜采工作面的供電系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)總體的配套和系統(tǒng)的完善，除了要保障設(shè)備運(yùn)行和滿足負(fù)載容量以外，還應(yīng)遵循便于系統(tǒng)維護(hù)、便于故障查找和維修的原則。

2 高壓供電

先進(jìn)的大采高綜采工作面采用的10Kv的入井電壓，工作面電壓升至3.3kV，較之前的6Kv入井電壓更能提高電網(wǎng)的輸送能力，滿足生產(chǎn)的需要，也更具備經(jīng)濟(jì)效益。首先，大型礦井的電纜通常安裝在風(fēng)井內(nèi)，負(fù)擔(dān)井下采區(qū)的用電負(fù)荷。以往的6kV電壓供電難以滿足厚煤層開(kāi)采的需要，而10kV的高壓供電卻能大大提高礦井供電系統(tǒng)的能力和可靠性。其次，與6KV入井電壓系統(tǒng)所使用的電纜相比，10KV高壓供電系統(tǒng)的電纜截面大約可以減少一半，減少供電系統(tǒng)在設(shè)備上的投資。再次，10kV入井電壓可以降低電力消耗。最后，采用10kV高壓供電，就可以省略10kV/6kV變壓環(huán)節(jié)，同樣也可以減少在配電設(shè)備上的資金投入。目前我國(guó)的厚煤層大采高綜采工作面均采用10kV入井電壓。

3 大采高綜采工作面的3.3kV供電系統(tǒng)

以往，我國(guó)厚煤層大采高綜采工作面采用的是1.14kV，這是有很大局限性的，例如達(dá)不到驅(qū)動(dòng)裝置起動(dòng)扭矩的要求、AFC驅(qū)動(dòng)裝置和采煤機(jī)的功率極限受到限制等等。雖然可以通過(guò)提高供電設(shè)備的額定電流在打破這些限制，但卻需要更大界面的電纜，或者重新設(shè)計(jì)或更新一些設(shè)備。本文認(rèn)為最好的辦法是提高工作面設(shè)備用電的電壓。

目前，我國(guó)大多數(shù)大采高綜采工作面都應(yīng)用的是3.3kV供電系統(tǒng)，3.3kV供電設(shè)備（如防爆組合開(kāi)關(guān)、防爆變壓器等）的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用已經(jīng)比較成熟，并以應(yīng)用于我國(guó)的各大煤礦。3.3kV供電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）3.3KV供電系統(tǒng)在國(guó)外以運(yùn)用多年，有豐富的經(jīng)驗(yàn)供我們借鑒；（2）作為我國(guó)承認(rèn)的電壓等級(jí)，我們自己也積累了一定的使用3.3kV設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)；（3）使用3.3kV供電系統(tǒng)后，大采高綜采工作面電壓的穩(wěn)定性為大大提高，并且可以使用功率在750kW以上的驅(qū)動(dòng)裝置；（4）節(jié)約用于移動(dòng)電纜的

花費(fèi)。

但值得注意的是一旦3.3KV供電系統(tǒng)發(fā)生障礙，高電壓等級(jí)會(huì)提高系統(tǒng)的危害程度，這對(duì)供電系統(tǒng)的保護(hù)裝置提出了更高的要求。從業(yè)者在綜合考慮工作面供電系統(tǒng)的整體情況和特殊性后，設(shè)計(jì)性能優(yōu)良的保護(hù)裝置，在發(fā)生電力故障時(shí)，確保保護(hù)裝置及時(shí)啟動(dòng)，以保障井下工作者的生命安全和礦井的安全。不可否認(rèn)的是，目前我國(guó)還缺少關(guān)于3.3KV供電系統(tǒng)保護(hù)裝置的具體標(biāo)準(zhǔn)。

4 大采高綜采工作面的供電設(shè)備

大采高綜采工作面所采用的開(kāi)采設(shè)備自動(dòng)化、智能化水平地不斷提高，與之配套使用的供電設(shè)備也不斷

完善。

4.1 10kV大容量礦用隔爆型移動(dòng)變電站

大采高綜采工作面總裝機(jī)的超高容量對(duì)供電設(shè)備提出了很高的要求。10kV大容量礦用隔爆型移動(dòng)變電站采用大容量干式變壓器，容量大、安全性高，可以為井下作業(yè)了提供更安全、更可靠的保障。

4.2 礦用隔爆型高壓真空配電裝置

大采高綜采工作面電機(jī)單機(jī)容量的增大，開(kāi)采工作自動(dòng)化的實(shí)施，對(duì)井下配電裝置的設(shè)計(jì)提出了很高的要求。礦用隔爆型高壓配電裝置安全可靠、操作簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、維修方便，不僅提高了井下供電的安全性，確保各區(qū)域的正常用電，而且對(duì)移動(dòng)變電站起到了不可替代的保護(hù)作用，保證了井下生產(chǎn)的安全性。

4.3 智能型大容量多組合開(kāi)關(guān)

目前，市場(chǎng)上已經(jīng)有專門(mén)適用于3.3kV供電系統(tǒng)的智能型大容量多組合開(kāi)關(guān)，能夠?qū)麓蟛筛呔C采工作面設(shè)備的控制和保護(hù)功能。

5 大采高綜采工作面供電系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與保護(hù)

一般來(lái)說(shuō)，工作面是有用電設(shè)備和供電系統(tǒng)組成，供電系統(tǒng)的故障、失效或停機(jī)都可能會(huì)給礦井帶來(lái)巨大的損失。做好供電系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和保護(hù)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效的維護(hù)和管理，才能保障礦井的生產(chǎn)能力。

對(duì)工作面供電系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和保護(hù)主要包括以下兩個(gè)方面：第一，在線監(jiān)測(cè)工作面電纜絕緣性能，有效防止單相接地故障的發(fā)生，并對(duì)電網(wǎng)的絕緣水平做出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，減少漏電故障的發(fā)生；一旦發(fā)生漏電故障，可以迅速并能夠準(zhǔn)確的判斷出漏電部位。第二，電機(jī)安全運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要用于監(jiān)測(cè)和保護(hù)電機(jī)軸承、轉(zhuǎn)子、定子等，在故障發(fā)生之初即可檢測(cè)出來(lái)，并判斷出電機(jī)是否能繼續(xù)安全運(yùn)行，從而制定出可行性更高的檢修計(jì)劃，保障工作面生產(chǎn)的安全可靠。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代化礦井的建設(shè)，大采高綜采工作面的裝機(jī)功率的越來(lái)越大，對(duì)供電技術(shù)的要求也越來(lái)越高。完善與大采高綜采工作面相配套的供電技術(shù)，提高礦井的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)了大采高綜采技術(shù)的快速進(jìn)步。

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作者簡(jiǎn)介：馮志勤（1969—），男，山西沁水人，沁和能源集團(tuán)有限公司端氏煤礦工程師，研究方向：煤礦機(jī)電。endprint